Ανάπτυξη υδραυλικής κονίας για σκυροδέματα οδοποιίας με μεγάλη περιεκτικότητα σε ασβεστούχα ιπτάμενη τέφρα
Authors: Χαραλαμπίδου Χριστίνα 
Published: September 2021

Η ιπτάμενη τέφρα αποτελεί παραπροϊόν των εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την καύση του άνθρακα, το οποίο παρουσιάζει ιδιαίτερα ποζολανικά ή/και υδραυλικά χαρακτηριστικά που βελτιώνουν τις ιδιότητες του σκυροδέματος. Στην Ελλάδα το 60% της ενέργειας προέρχεται από την καύση λιγνίτη με ετήσια παραγωγή 9 εκατ. τόνων ιπτάμενων τεφρών, ως επί το πλείστον ασβεστούχων (δραστικό ασβέστιο >10%). Από αυτές τις ποσότητες ποσοστό <10% απορροφάται από την τσιμεντοβιομηχανία και το υπόλοιπο εναποτίθεται στα ορύγματα με κόστος περιβαλλοντικό και οικονομικό. Η αύξηση του ποσοστού αξιοποίησής της, ιδιαίτερα στον Ελλαδικό χώρο, είναι επιτακτική όχι μόνο για οικονομικά και τεχνικά οφέλη αλλά και για ουσιαστικά περιβαλλοντικά οφέλη. Η πρωτοτυπία της διδακτορικής διατριβής στον Ελληνικό αλλά και στο διεθνή χώρο, είναι η καινοτόμος χρήση μεγάλου ποσοστού ασβεστούχας ιπτάμενης τέφρας (>50%) για την ανάπτυξη υδραυλικής κονίας για σκυροδέματα οδοποιίας σε συνδυασμό με Α´ ύλες, όπως είναι το κλίνκερ, η ποζολάνη και ο ασβεστόλιθος. Η σκοπιμότητα της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός προϊόντος που συμβάλλει στην αειφορία (απορρόφηση παραπροϊόντων, μείωση κόστους διαχείρισης παραπροϊόντων, μικρότερη ενέργεια παραγωγής, μείωση εκπομπών CO₂), στην κατανάλωση εγχώριων Α' υλών και στη μείωση του κόστους σε σχέση με το συμβατικό τσιμέντο. Το αντικείμενο της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αφορά στην ανάπτυξη υδραυλικής κονίας με συνάλεση των Α’ υλών, βάσει του προτύπου ΕΝ 13282-1 για τις ταχείας σκλήρυνσης υδραυλικές κονίες οδοποιίας και συγκεκριμένα για την κατηγορία αντοχής Ε4. Οι κύριοι στόχοι ήταν o καθορισμός ορίων στη χημική σύσταση των ακατέργαστων τεφρών, ο προσδιορισμός του βέλτιστου συνδυασμού ιπτάμενης τέφρας, κλίνκερ, ποζολάνης και ασβεστολίθου για την παραγωγή μέσω της συνάλεσης διμερών, τριμερών και τετραμερών υδραυλικών κονιών και τέλος η διερεύνηση του μηχανισμού ενυδάτωσης και σκλήρυνσης των υδραυλικών κονιών. Τα αποτελέσματα της διατριβής οδηγούν στο συμπέρασμα ότι είναι εφικτή η παραγωγή διμερών και τριμερών υδραυλικών κονιών με ποσοστά ιπτάμενων τεφρών 60-70% που συμμορφώνονται με το πρότυπο ΕΝ 13282-1 για τις ταχείας σκλήρυνσης υδραυλικές κονίας οδοποιίας, για την κατηγορία αντοχής Ε4 και συγκεκριμένα με τον απαιτητικό στόχο αντοχών 28 ημερών 40±2 MPa. Το ανώτερο ποσοστό ελευθέρας ασβέστου για τη χρήση αυτών των ασβεστούχων ιπτάμενων τεφρών φαίνεται να είναι το 10%, πέραν του οποίου δημιουργούνται προβλήματα στη διαστολή των κονιαμάτων. Οι ιπτάμενες τέφρες με ποσοστά θειικών μέχρι και 7,58% φαίνεται ότι δεν επηρεάζουν αρνητικά την ενυδάτωση των κονιών. Επιπλέον το βέλτιστο ποσοστό ποζολάνης (10%) συμβάλλει στην αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης των αντοχών σε τριμερείς υδραυλικές κονίες με 65% ποσοστό ιπτάμενης τέφρας και 25% κλίνκερ. Το filler effect του προστιθέμενου ασβεστολίθου μειώνει την απαίτηση σε νερό, σε όλες τις εξεταζόμενες υδραυλικές κονίες, για όλες τις ιπτάμενες τέφρες. Όμως κατά τη διερεύνηση της ανάπτυξης των αντοχών, φάνηκε ότι ο ασβεστόλιθος συνεργάζεται σε μικρά ποσοστά εξαιρετικά μόνο με τις ασβεστούχες τέφρες με χαμηλά ποσοστά θειικών και ελεύθερου ασβεστίου.