Εκτίμηση της επίδρασης των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών στις φυσικομηχανικές ιδιότητες μαγματικών πετρωμάτων της Κεντρικής Μακεδονίας
Authors: Πετρούνιας Πέτρος 
Published: September 2021

Ως αδρανή υλικά θεωρούνται τα τεμάχια πετρώματος τα οποία χρησιμοποιούνται είτε αυτούσια είτε με χρήση κάποιου συγκολλητικού μέσου στα τεχνικά έργα. Η ονομασία τους ως αδρανή υλικά εμπεριέχει την έννοια της χημικής αδράνειας έναντι οποιασδήποτε συγκολλητικής κονίας. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για υλικά χημικά ενεργά που καθορίζουν τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν. Η παρούσα διατριβή χειρίζεται τα φυσικά αδρανή υλικά ως ενεργές επαναχρησιμοποιούμενες ορυκτές πρώτες ύλες εξετάζοντας την επίδραση των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των μαγματικών πετρωμάτων της Βέροιας-Νάουσας και Έδεσσας τόσο στις ιδιότητες τους ως αδρανή υλικά, όσο και στις ιδιότητες τους εντός κατασκευαστικών και περιβαλλοντικών εφαρμογών. Με αυτό το σκοπό συλλέχθηκαν και εξετάστηκαν 39 δείγματα, δέκα διαφορετικών τύπων μαγματικών πετρωμάτων. Η πλειοψηφία των εξεταζόμενων δειγμάτων αποτελούν μαγματικά πετρώματα τα οποία ανήκουν στα οφιολιθικά συμπλέγματα Βέροιας-Νάουσας και Έδεσσας, ενώ τα υπόλοιπα μαγματικά πετρώματα συλλέχθηκαν από γειτνιάζουσες περιοχές με τα οφιολιθικά συμπλέγματα, χωρίς να φέρουν ταυτόχρονη γενετική σχέση με αυτά. Αναλυτικότερα από τις προαναφερθείσες περιοχές συλλέχθηκαν 14 υπερβασικά δείγματα καθώς και 10 βασικής σύστασης πετρώματα, ομοιόμορφα κατανεμημένα στην ευρύτερη περιοχή των δύο υπο εξέταση οφιολιθικών συμπλεγμάτων. Επίσης, συλλέχθηκαν και εξετάστηκαν 6 Πλειοκαινικά ηφαιστειακά πετρώματα τα οποία ανήκουν στην μετέπειτα ηφαιστειότητα της Αλμωπίας. Τέλος, συλλέχθηκαν 9 γρανιτοειδή δείγματα προς διερεύνηση των ιδιοτήτων τους. Στο σύνολο των προαναφερθέντων λιθοτύπων διερευνήθηκε η αλληλεξάρτηση των ιδιοτήτων τους από τα ορυκτοπετρογραφικά τους χαρακτηριστικά και η τελική καταλληλότητα τους ως αδρανή υλικά σκυροδεμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση αποδόθηκε στην μελέτη της επίδρασης των δευτερογενών φυλλοπυριτικών ορυκτών τόσο στις ιδιότητες των αδρανών υλικών όσο και στην τελική συμπεριφορά εκάστου τεχνικού έργου όπου περιέχονται με απώτερο σκοπό τη διάγνωση και πρόβλεψη αστοχιών σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Επιπλέον με σκοπό τον άμεσο εποπτικό (ποιοτικό και ποσοτικό) επηρεασμό του είδους του χρησιμοποιούμενου αδρανούς υλικού στα παραγόμενα σκυροδέματα παρασκευάστηκαν 64 συνολικά σκυροδέματα από 32 διαφορετικά μαγματικά πετρώματα ώστε να εντοπιστεί και να τεκμηριωθεί πετρογραφικά η επίδραση των ορυκτοπετρογραφικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων στην τελική αντοχή και ποιότητα των παραγόμενων σκυροδεμάτων. Το σκυρόδεμα αποτελεί ένα σύνθετο χημικά μίγμα τσιμέντου, νερού και αδρανών υλικών σε διάφορες κοκκομετρίες και αναλογίες. Τα αδρανή υλικά αποτελούν το βασικό σκελετικό στέλεχος αυτού του μίγματος και ως εκ τούτο κατέχουν έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες ως προς την τελική ποιότητα του παραγόμενου σκυροδέματος. Τα αδρανή υλικά τα οποία εμπεριέχονται στα σκυροδέματα, κατέχοντας συγκεκριμένες αναλογίες ορυκτολογικών συστατικών, αποτελούν ενεργές χημικές φάσεις όπου αντιδρούν συνεχώς με τα υπόλοιπα συστατικά του σκυροδέματος καθορίζοντας την τελική ποιότητα του. Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά των αδρανών υλικών σκυροδέματος, τα οποία εντοπίστηκε ότι είναι εφικτό να επηρεάσουν δυσμενώς την τελική μηχανική αντοχή του προϊόντος εντοπίστηκαν να είναι η επιφανειακή υφή τους (μικροανάγλυφο), οι φυσικές τους ιδιότητες, η ύπαρξη αργιλικών διογκούμενων ορυκτών στη δομή τους καθώς και η μηχανική τους αντοχή. Επιπροσθέτως, στα πλαίσια της παρούσας μελέτης ακολουθώντας τις αρχές τις κυκλικής οικονομίας και της αειφορίας επαναχρησιμοποιήθηκαν οι ορυκτές πρώτες ύλες όπου αξιολογήθηκαν ως αδρανή υλικά και σκυροδέματα για την επίλυση ενός μείζονος σημασίας περιβαλλοντικού προβλήματος. Το περιβαλλοντικό πρόβλημα που μελετήθηκε εστιάζεται στην όξινη απορροή του τέλματος στη βάση της ανοικτής εκσκαφής του παλαιού μεταλλείου του Αγίου Φιλλίπου Κίρκης (17 km ΒΒΔ της Αλεξανδρούπολης) το οποίο τροφοδοτείται συνεχώς από μετεωρικά νερά τα οποία οδηγούνται στο τέλμα αφού πρώτα έχουν αποπλύνει οξειδωμένα μεταλλικά ορυκτά και ιδιαίτερα θειούχα της ανοικτής εκσκαφής. Η οξείδωση των θειούχων μεταλλευμάτων της εξεταζόμενης περιοχής λαμβάνει χώρα δια μέσου μιας σειράς αντιδράσεων που περιλαμβάνουν άμεσους και έμμεσους και βακτηριδιακά ελεγχόμενους μηχανισμούς. Μερικές αντιδράσεις οξείδωσης έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή άμεσης οξύτητας, ενώ άλλες προκαλούν διαλυτοποίηση και κινητοποίηση των βαρέων μετάλλων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης με σκοπό την πειραματική μελέτη εξυγίανσης του αναφερθέντος φαινομένου κατασκευάστηκαν στατικές αλλά και πρότυπες ηλεκτροκίνητες συνεχούς ροής διατάξεις χρησιμοποιώντας πολυορυκτολογικά φίλτρα γραμμής. Ιδιαιτέρως αποδοτικά αναφορικά με την εξυγίανση του pH αλλά και την απομάκρυνση ή σημαντική μείωση συγκεντρώσεων βαρέων μετάλλων όπως Fe, Cu, Pd, Zn παρουσιάστηκε να επέδρασε η επαναχρησιμοποίηση των μαγνησίτη, σερπεντινίτη, ανδεσίτη, καθώς και η χρήση της τύρφης και του βιοεξανθρακώματος εντός των πειραματικών διατάξεων.