Αντικατάσταση φυσικών αδρανών από ανακυκλωμένα και ελαφροβαρή σε τσιμεντοκονιάματα
Creators: name: Μπίζα, Στέλλα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Τσιμεντοκονιάματα
Ελαφροβαρή
Υαλοσφαιρίδια
Περλίτης
Cement mortar
Lightweight aggregates
Glass spheres
Perlite

description: Στην παρακάτω διπλωματική εργασία θα αναλυθεί η αντικατάσταση φυσικών αδρανών από ανακυκλωμένα και ελαφροβαρή σε τσιμεντοκονιάματα. Αυτό θα συμβεί εξετάζοντας τόσο της φυσικές όσο τις μηχανικές και θερμικές ιδιότητες των υλικών που επιλέξαμε. Επιλέξαμε να κατασκευάσουμε 6 δοκίμια 2 αναφοράς και τα υπόλοιπα 4 προερχόμενα από αυτά τις αναφοράς με κάποιες διαφοροποιήσεις. Πιο συγκεκριμένα τα δοκίμια αναφοράς αποτελούνται από τσιμέντο νερό και φυσική άμμο, το ένα δοκίμιο το οποίο ονομάζουμε SP1 περιέχει πυριτική άμμο, ενώ το δεύτερο δοκίμιο, το οποίο ονομάζουμε SP2, περιέχει ασβεστολιθική άμμο. Έπειτα από αυτά τα δύο δοκίμια δημιουργήθηκαν τα υπόλοιπα. Έτσι στα δοκίμια SPY1 και SPY2 έχει γίνει αντικατάσταση της άμμου κατά 30% με υαλοσφαιρίδια. Ενώ τα δοκίμια SPYP1 και SPYP2, προέκυψαν από αντικατάσταση, των αντίστοιχων συνθέσεων SPY, κόκκων υαλοσφαιριδίων 0,5-2mm (κατά όγκο) με περλίτη. Αρχικά αναλύθηκαν οι φυσικές ιδιότητες των δοκιμίων, δηλαδή υπολογίστηκαν για το κάθε δοκίμιο τα μεγέθη της συρρίκνωσης, του πορώδους, της απορροφητικότητας και του ειδικού βάρους και τέλος της τριχοειδής απορρόφησης. Έπειτα εξετάσθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες δηλαδή η αντοχή σε κάμψη, η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη και το δυναμικό μέτρο ελαστικότητας. Τέλος εξετάσθηκαν οι θερμικές ιδιότητες δηλαδή ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ. Συμπερασματικά σε σχέση με τις φυσικές ιδιότητες, παρατηρήθηκε ότι στα δοκίμια με πυριτική άμμο, η αντικατάσταση με περλίτη και υαλοσφαιρίδια οδηγεί σε βελτιωμένες τιμές συρρίκνωσης, ενώ στα δοκίμια με ασβεστολιθική άμμο, το δοκίμιο αναφοράς SP2 εμφάνισε την καλύτερη πορεία. Επιπλέον, τα δοκίμια αναφοράς SP1 και SP2 παρουσίασαν μικρότερες τιμές πορώδους και απορρόφησης. Στην μέτρηση του ειδικού βάρους, το δοκίμιο πυριτικής προελεύσεως με αντικατάσταση άμμου κατά 30% με υαλοσφαιρίδια έφερε τη χαμηλότερη τιμή. Ωστόσο, η προσθήκη υαλοσφαιριδίων δεν επηρέασε σημαντικά την ιδιότητα της υδατοαπορρόφησης. Στις μηχανικές ιδιότητες, παρατηρήθηκε ότι τα δοκίμια αναφοράς είχαν υψηλότερες τιμές σε αντοχή κάμψης και θλίψης, και μεγαλύτερο δυναμικό μέτρο ελαστικότητας. Η αντικατάσταση με υαλοσφαιρίδια και περλίτη είχε μείωση κατά περίπου 22% στην αντοχή σε κάμψη, ενώ τα δοκίμια ασβεστολιθικής προελεύσεως με αντικατάσταση παρουσίασαν ικανοποιητικές τιμές στην αντοχή θλίψης. Τέλος, ως προς τις θερμικές ιδιότητες, τα δοκίμια με προσθήκη περλίτη και υαλοσφαιρίδων φέρουν χαμηλότερες τιμές συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, ενώ το ασβεστολιθικό δοκίμιο με υαλοσφαιρίδια έχει παρόμοιες τιμές, καθιστώντας το εξίσου επιθυμητό σε αυτήν την ιδιότητα.
description: In the following thesis the replacement of natural aggregates by recycled and lightweight aggregates in cement mortars will be analysed. This will be done by examining both the physical as well as the mechanical and thermal properties of the selected materials. We chose to construct 6 specimens 2 reference and the other 4 derived from these reference specimens with some variations. More specifically, the reference specimens consist of water cement and natural sand, one specimen which we call SP1 contains silica sand, while the second specimen, which we call SP2, contains calcareous sand. Then from these two specimens we created the rest. So in the SPY1 and SPY2 specimens, 30% of the sand has been replaced with glass spheres. While the SPYP1 and SPYP2 specimens were obtained by replacing, in the corresponding SPY compositions, 0.5-2mm (by volume) glass pellets grains with perlite. First, the physical properties of the glass spheres were analysed, i.e. the shrinkage, porosity, absorptivity and specific gravity and finally the capillary absorption were calculated for each specimen. The mechanical properties were then examined, namely the bending strength, the uniaxial compressive strength and the dynamic modulus of elasticity. Finally, the thermal properties i.e. the thermal conductivity coefficient λ were examined. In conclusion, with respect to physical properties, it was observed that in the silicate specimens the replacement with perlite and glass spheres leads to improved shrinkage values, while in the calcareous specimens the reference specimen SP2 showed the best performance. In addition, the reference specimens SP1 and SP2 showed lower porosity and absorption values. In the specific gravity measurement, the silicate specimen with 30% sand replacement with glass beads had the lowest value. However, the addition of glass spheres did not significantly affect the water absorption property. In mechanical properties, it was observed that the reference specimens had higher values in flexural and compressive strength, and higher dynamic modulus of elasticity. Replacement with glass beads and perlite had a reduction of about 22% in flexural strength, while the calcrete-derived specimens with replacement showed satisfactory values in compressive strength. Finally, in terms of thermal properties, the specimens with added perlite and glass beads carry lower values of thermal conductivity coefficient, while the limestone specimen with glass beads has similar values, making it equally desirable in this property.