Ανθεκτικότητα του οπλισμένου σκυροδέματος και η μηχανική συμπεριφορά του χάλυβα οπλισμού
Authors: Αποστολόπουλος Αλκιβιάδης 
Published: September 2021

Τα θέματα υποβάθμισης της Ανθεκτικότητας των κατασκευών από οπλισμένοσκυρόδεμα, απασχολούν πλέον όλο και περισσότερο τις κοινωνίες. Υπό το πρίσμααυτό, η μεγάλη και η μικρή ωφέλιμη διάρκεια ζωής μιας κατασκευής είναι συνώνυμεςέννοιες της Ανθεκτικότητας, δηλαδή, της δυνατότητας της να αντιστέκεται στηφθοροποιό περιβαλλοντική δράση (φυσικοχημική ή τη μηχανική) και οποιαδήποτεάλλη διαδικασία φθοράς.Οι συνέπειες της υποβάθμισης της Ανθεκτικότητας των κατασκευών, εκτός από ταγνωστά εξωτερικά ορατά φαινόμενα, εκδηλώνονται και με μη ορατά εσωτερικάφαινόμενα, όπως είναι: η διάβρωση του χάλυβα οπλισμού, η απώλεια της συνάφειαςτου σκυροδέματος – χάλυβα, η απομείωση της διατομής και η πτώση των μηχανικώνιδιοτήτων του σιδηροοπλισμού.Στις παράκτιες περιοχές ιδιαίτερα, η υποβάθμιση αυτή, πραγματοποιείται σταδιακάμε τον χρόνο και συνδέεται σοβαρά με θέματα επιτελεστικότητας και κυρίωςασφάλειας των κατασκευών. Παρότι όμως η υποβάθμιση της ανθεκτικότητας και ηδιάβρωση του σιδηροοπλισμού είναι φαινόμενα αλληλένδετα, παράλληλα και χρονικάεξαρτημένα, εν τούτοις, δεν περιλαμβάνονται, ούτε ποσοτικοποιούνται στοκανονιστικό κείμενο του ΚΑΝΕΠΕ (Κανονισμός Επεμβάσεων).Η σημασία και η αναγκαιότητα εκπόνησης της παρούσας διατριβής, έγκειται στογεγονός ότι δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς οι επιπτώσεις της μειωμένηςανθεκτικότητας του σκυροδέματος όσον αφορά στην μηχανική συμπεριφορά τουδιαβρωμένου σιδηροοπλισμού των κατασκευών. Η μεθοδολογία ανάλυσης που ακολουθήθηκε, βασίστηκε στα αποτελέσματα εκτενούςπειραματικού προγράμματος που περιελάμβανε:• Πρόγραμμα πειραματικών δοκιμών προσομοίωσης του παράκτιουπεριβάλλοντος μέσω εργαστηριακής τεχνητής διάβρωσης αλατονέφωσης σεχάλυβες διαφόρων κατηγοριών.• Παρασκευή δοκιμίων οπλισμένου σκυροδέματος, επιβολή διάβρωσης καιενόργανες μετρήσεις ελέγχου των χαρακτηριστικών διάβρωσης (μέτρησηημιδυναμικού, απώλεια μάζας, μετρήσεις ρωγμών κατά μήκος δοκιμίων, βάθοςκαι επιφάνεια βελονισμών, μεταλλογραφικές αναλύσεις). • Πρόγραμμα χαρακτηρισμού της βλάβης διάβρωσης των χαλύβων (γυμνών καιεγκιβωτισμένων) σε σχέση με τον χρόνο έκθεσής τους.• Πρόγραμμα μηχανικών δοκιμών εφελκυσμού και ολιγοκυκλικής κόπωσης LCF(ως προσομοίωση των σεισμικών φορτίσεων).• Πρόγραμμα ανάλυσης SEM και EDX σε διαβρωμένα δοκίμια χάλυβα,ποσοτικοποίηση - αναγνώριση της βλάβης διάβρωσης καθώς και αναγνώρισητων μηχανισμών βλάβης.• Πρόβλεψη της μηχανικής απόκρισης του διαβρωμένου σιδηροοπλισμού BStIII(S420) υφισταμένων κατασκευών υπό την επίδραση αξονικών ανακυκλήσεων(σε αντιστοιχία με ισχυρά σεισμικά συμβάντα).ΣυμπεράσματαΕνώ η διάβρωση του σιδηροοπλισμού προκαλεί πτώση των ιδιοτήτων αντοχής τουπερίπου ισοδύναμη με την ποσοστιαία μείωση της απώλειας μάζας του, ωστόσο,επιφέρει δραματική πτώση των ιδιοτήτων ολκιμότητας του δηλαδή της ιδιότηταςπαραμόρφωσης του στην μέγιστη αντοχή.Για την ίδια απώλεια μάζας, ο εγκιβωτισμένος χάλυβας στοιχείων οπλισμένουσκυροδέματος, παρουσίασε εντονότερη επιφανειακή βλάβη διάβρωσης έναντι τουαπλού (γυμνού) χάλυβα. Ο βαθμός δε της επερχόμενης βλάβης διάβρωσης, έχει ωςσυνέπεια, αναλόγου βαθμού επίδραση στα μηχανικά χαρακτηριστικά των δύο ομάδωνδοκιμίων (γυμνών και εγκιβωτισμένων).Τα φαινόμενα διάβρωσης με χλωριόντα, έχουν σημαντική επίδραση στη μηχανικήσυμπεριφορά των διφασικών χαλύβων οπλισμού λόγω της αλληλεπίδρασης τωνεξωτερικών βελονισμών και των εσωτερικά ευρισκομένων εγκλεισμάτων (MnS και FeS, πόρων, οξειδίων).Τα χαρακτηριστικά των επιφανειών θραύσης του σιδηροοπλισμού κάτω από (ισχυρές)σεισμικές φορτίσεις, αναδεικνύουν φαινόμενα συνδυαστικής δράσης διαφόρωνμηχανισμών βλάβης. Κατά την διάρκεια ισχυρών αξονικών ανακυκλήσεων (σεισμικάσυμβάντα), οι περιοχές εγκλεισμάτων και σουλφιδίων εσωτερικά, ευνοούν τηνσυνένωση και διάδοση ρωγμών. Παράλληλα, τα λυγισμικά φαινόμενα, επιταχύνουντην πρόωρη εξάντληση της ολκιμότητας του χάλυβα οπλισμού.Με βάση τα ανωτέρω καταδεικνύεται η ανάγκη καθιέρωσης «πυκνών» τεχνικώνεπιθεωρήσεων στις κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος.