Διερεύνηση ιδιοτήτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος

Abstract

The aim of the Doctoral Thesis is the theoretical and experimental investigation of subjects relating to the mix design, the casting and the testing of fresh and hardened Self-Compacting Concrete (SCC). Subjects relating to composition and rheology, as well as to the effect of SCC composition variation to the mechanical characteristics, emphasising on specialised bond aspects (top-bar effect, effects of rebar distance from casting point, relative displacements in fresh concrete and high temperature treatment), and on durability properties (permeability to water and to chlorides) were investigated. Furthermore, the repeatability of tests and reproducibility of the mixtures were also examined. Specifically, the behaviour of SCC was investigated against variations in the water content and against the use of additives (silica fume, metakaolin) as replacement materials of cement or limestone powder and the results were compared to the corresponding behaviour of Normally Vibrated Concrete. After extensive experimental investigations, analytical functions that correlate the examined mechanical characteristics and durability properties to the variations in SCC composition were formulated. An extensive comparative evaluation of the representative stresses that are used for the assessment of the bond findings was performed. The application of a new methodology of water-permeability estimation, which shows consistency in its results, was suggested, while a satisfactory level of repeatability of the tests and of the reproducibility of SCC mixtures was experimentally confirmed.

Aντικείμενo της Διδακτορικής Διατριβής είναι η θεωρητική και πειραματική διερεύνηση θεμάτων που αφορούν στο σχεδιασμό των μιγμάτων, στην παρασκευή και στον έλεγχο του νωπού και σκληρυμένου Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος (ΑΣΣ). Μελετήθηκαν θέματα σύνθεσης και ρεολογίας και η επιρροή μεταβολών στη σύνθεση ΑΣΣ στα μηχανικά χαρακτηριστικά, με έμφαση σε εξειδικευμένα θέματα συνάφειας (φαινόμενο άνω οπλισμών, επιρροή απόστασης ράβδου από το σημείο έγχυσης, σχετικών μετακινήσεων σε νωπό σκυρόδεμα και θέρμανσης σε υψηλές θερμοκρασίες), και σε θέματα ανθεκτικότητας (διαπερατότητα σε νερό και σε χλωριόντα). Επιπλέον, μελετήθηκαν θέματα επαναληψιμότητας των δοκιμών και αναπαραγωγισιμότητας των μιγμάτων. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η συμπεριφορά του ΑΣΣ κατά τη μεταβολή της περιεκτικότητας σε νερό και της χρήσης προσμίκτων (πυριτική παιπάλη, μετακαολίνης) ως υλικών αντικατάστασης του τσιμέντου ή του ασβεστολιθικού φίλερ και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με την αντίστοιχη συμπεριφορά μιγμάτων Συμβατικού Σκυροδέματος. Κατόπιν εκτεταμένων πειραματικών διερευνήσεων, διατυπώθηκαν αναλυτικές εξισώσεις συσχέτισης των μηχανικών χαρακτηριστικών και των μεγεθών ανθεκτικότητας που εξετάστηκαν με τις μεταβολές στη σύνθεση του ΑΣΣ. Πραγματοποιήθηκε εκτενής συγκριτική αξιολόγηση των αντιπροσωπευτικών τάσεων που χρησιμοποιούνται για την αποτίμηση των ευρημάτων σε θέματα συνάφειας. Προτάθηκε η εφαρμογή μιας νέας μεθόδου εκτίμησης της υδατοπερατότητας, η οποία παρουσιάζει σταθερότητα στα αποτελέσματά της, ενώ επιβεβαιώθηκε πειραματικά η ικανοποιητική επαναληψιμότητα των δοκιμών και η αναπαραγωγισιμότητα μιγμάτων ΑΣΣ.