Ανάπτυξη, παραγωγή και εφαρμογές ελαφροσκυροδέματος υψηλής ανθεκτικότητας και βιωσιμότητας
Authors: Στρατουρά Μαρία 
Published: October 2023

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στη θεωρητική ανάλυση και πειραματική μελέτη του ελαφροσκυροδέματος με τη χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων, ενός τεχνολογικά προηγμένου υλικού που αναμένεται να έχει σημαντικά οφέλη στον τομέα της κυκλικής οικονομίας και να συμβάλει στην περαιτέρω ανάπτυξη της βιομηχανίας ετοίμου σκυροδέματος. Ο βασικός στόχος της διατριβής είναι ο σχεδιασμός και η παρασκευή βέλτιστων μειγμάτων ελαφροσκυροδέματος με επιθυμητές φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες. Αρχικά πραγματοποιείται μια διερεύνηση της ποζολανικότητας των πρώτων υλών που χρησιμοποιήθηκαν. Στην συνέχεια, ακολουθεί προκαταρκτική μελέτη και εκτίμηση της μικροδομής του ελαφροκονιάματος με κίσσηρη. Στη μελέτη αυτή, δίνεται έμφαση στην εξέταση του πώς η προσθήκη τσιμεντοειδών πρόσθετων (μετακαολινή, ιπτάμενη τέφρα, πυριτική παιπάλη, σκωρία υψικαμίνου) σε ποσοστά 10% και 20% του τσιμέντου επηρεάζει την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. Aκολουθεί εκτενής διερεύνηση της επίδρασης των χαρακτηριστικών των συνθέσεων ελαφροσκυροδέματος σε θέματα ανθεκτικότητας. Συγκεκριμένα, τα θέματα ανθεκτικότητας που εξετάζονται περιλαμβάνουν: α) τη διαπερατότητα σε νερό μέσω του υπολογισμού του ανοικτού πορώδους και του συντελεστή τριχοειδούς απορρόφησης, β) τη διαπερατότητα σε χλωριόντα μέσω του υπολογισμού του συντελεστή διείσδυσης χλωριόντων μη σταθερής κατάστασης, του συντελεστή διείσδυσης (Chloride migration test) και τον προσδιορισμό του συντελεστή διάχυσης χλωριόντων, γ) το βάθος ενανθράκωσης ενώ τελικά αξιολογείται η ανθεκτικότητα μετά από συνεχείς κύκλους ψύξης-απόψυξης. Ακολούθως, πραγματοποιείται εκτενής ανάλυση της επίδρασης των μηχανικών ιδιοτήτων του ινοπλισμένου ελαφροσκυροδέματος. Εξετάζονται δοκιμές μονοαξονικής θλίψης και κάμψης τριών σημείων σε δείγματα σκυροδέματος που ελήφθησαν από κάθε εξεταζόμενη σύνθεση σκυροδέματος. Συγκεκριμένα, εξετάζονται τρεις διαφορετικές συνθέσεις του μείγματος PePu, με διαφορετικά ποσοστά ινών (Vf=0.25% και Vf=0.50%). Στο τέλος της μελέτης, πραγματοποιείται έλεγχος της δομοστατικής επάρκειας πρισματικών δοκών οπλισμένου σκυροδέματος, μέσω της κάμψης τεσσάρων σημείων και γίνεται αναλυτική παρουσίαση και σχολιασμός των πειραματικών αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής δείχνουν ότι, η παραγωγή ελαφροσκυροδέματος με βιομηχανικά παραπροϊόντα ανοίγει νέες δυνατότητες στον τομέα της κατασκευής. Αυτή η προηγμένη πρακτική συνδυάζει βιώσιμες προσεγγίσεις με τεχνολογικές καινοτομίες, αντιμετωπίζοντας αποτελεσματικά τις προκλήσεις των εκπομπών CO2, της ενεργειακής απόδοσης και της παραγωγής αποβλήτων. Πέρα από τα περιβαλλοντικά οφέλη, το ελαφροσκυρόδεμα επιδεικνύει εξαιρετική δομική συμπεριφορά και ανθεκτικότητα, που το καθιστούν ιδανικό για ποικίλες εφαρμογές, από κτίρια μέχρι έργα υποδομής. Η χρήση ελαφροσκυροδέματος επιτρέπει στους αρχιτέκτονες και μηχανικούς να επιτύχουν τους σχεδιαστικούς τους στόχους, προσαρμοσμένους σε περιβαλλοντικά κριτήρια και νομοθετικές απαιτήσεις. Εν τέλει, το ελαφροσκυρόδεμα αναδεικνύεται ως καινοτόμα επιλογή που συνδυάζει αντοχή και αισθητική, παρέχοντας ευκαιρίες για βιώσιμη και αποδοτική κατασκευή.