Από τον Χ. Ζέρη, Καθηγητή ΕΜΠ, Εργαστήριο Οπλισμένου Σκυροδέματος, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών
Διαφοροποιούνται στο ΕΝ206 από τα χημικά πρόσθετα, που, επίσης, είναι χημικής ή ορυκτής προέλευσης υλικά, και που στοχεύουν στην αλλαγή των ιδιοτήτων του νωπού ή και σκληρυμένου σκυροδέματος.
Ως γνωστόν, το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα λόγω της παραγωγής τσιμέντου προκύπτει χοντρικά κατά 50% από την καύση στον κλίβανο των υλικών που ενσωματώνονται για τη δημιουργία του κλίνκερ και 50% από την απελευθέρωση του διοξειδίου του άνθρακα που έχει ενσωματωθεί στο ανθρακικό ασβέστιο του ασβεστόλιθου σε παλαιοτέρα γεωλογικά χρόνια, πίσω στην ατμόσφαιρα.
Καθώς το δεύτερο 50% αφορά τις πρώτες ύλες και, σε μεγάλο ποσοστό, δεν μπορεί να μειωθεί, εκτός αν μεταβούμε σε άλλης τεχνολογίας παραγωγή κλίνκερ ή σε συνδετικά υλικά χωρίς κλίνκερ, η έρευνα και ανάπτυξη για μείωση των ρύπων του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) επικεντρώνεται αφενός στη μείωση της καύσης με βελτίωση της παραγωγικής διαδικασίας (προθέρμανση, κατακόρυφη παραγωγή κ.’α.), χρήση εναλλακτικών καυσίμων (βιομάζα, ελαστικά κ.ά.) και, αφ’ ετέρου, στην αντικατάσταση του ίδιου του κλίνκερ στο τσιμέντο που κυκλοφορεί στη δόμηση, μέσω ενσωμάτωσης προσμίκτων στο τσιμέντο και κατόπιν σκυρόδεμα.
Λεπτά αλεσμένες ανόργανες συνθέσεις
Σε ότι αφορά τη βιομηχανία παραγωγής του τσιμέντου και κατ’ επέκταση του σκυροδέματος, τα πρόσμικτα του τσιμέντου (cement additions) είναι γενικώς λεπτά αλεσμένες ανόργανες συνθέσεις φυσικής ή τεχνητής προέλευσης, οι οποίες εισέρχονται κυρίως στην ανάμειξη του τσιμέντου, και έχουν σαν σκοπό να βελτιώσουν τη δυνατότητα άλεσης του κλίνκερ σε τσιμέντο ή/και τις ιδιότητές του τσιμέντου.
Πέραν αυτού, σύμφωνα με το ΕΝ206, δύνανται να αναμειχθούν και στη μονάδα παραγωγής σκυροδέματος ή και στο έργο κατά την ανάμειξη, σαν πρόσμικτα σκυροδέματος (concrete additions), με σκοπό να βελτιώσουν τις ιδιότητες του ίδιου του σκυροδέματος αυτό καθ’ εαυτό, σύμφωνα και με τις οδηγίες του Κανονισμού Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΚΤΣ).
Στην Ελλάδα, τα πρόσμικτα αναμειγνύονται κατά κύριο λόγο στο τσιμέντο στο εργοστάσιο παραγωγής.
Τα πρόσμικτα διαφοροποιούνται στο ΕΝ206 από τα χημικά πρόσθετα (admixtures), που, επίσης, είναι χημικής προέλευσης ή ορυκτής προέλευσης υλικά, και τα οποία στοχεύουν στην αλλαγή των ιδιοτήτων του νωπού ή και σκληρυμένου σκυροδέματος.
Τέτοια χημικά πρόσθετα περιλαμβάνουν ουσίες που λειτουργούν σαν μειωτές νερού στην ενυδάτωση και, άρα ,αυξητικά στην αντοχή σε θλίψη και στην ανθεκτικότητα, τροποποιούν την πήξη και τον χρόνο πήξης λειτουργώντας είτε ως επιταχυντές ή ως επιβραδυντές, αλλάζουν το σκόπιμα εισηγμένο ποσοστό αέρα στο μείγμα, τροποποιούν τη στεγανότητα εσωτερικά, μεταβάλλουν τις θυξοτροπικές ιδιότητες του σκυροδέματος ή το εργάσιμο (οι χρωστικές ουσίες και πολλά άλλα).
Πρόσμικτα στο τσιμέντο, τεχνητής προέλευσης, τα οποία βελτιώνουν τις ιδιότητες του σκυροδέματος (αντοχή, πορώδες και ισοδύναμη ανθεκτικότητα), καθώς επίσης και το ρυθμό ενυδάτωσης, ή και τα δύο, είναι οι ποζολάνες, η ιπτάμενη τέφρα, η πυριτική παιπάλη, η λεπτό αλεσμένη σκωρία υψικαμίνου, ο σχιστόλιθος και τα λεπτό αλεσμένα άλευρα ασβεστολίθου.
Τα πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ197-1, ΕΛΟΤ ΕΝ197-2 και ΕΛΟΤ ΕΝ197-5
Τα πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ197 -1 και ΕΛΟΤ ΕΝ197-2, εισάγουν για το προϊόν τσιμέντο την ταξινόμηση, τα όρια και σήμανση των τύπων τσιμέντου, τον καθορισμό και έλεγχο με πρότυπες εργαστηριακές δοκιμές των ιδιοτήτων του, τη δήλωση επίδοσης του προϊόντος και το σήμα ποιότητας CE, τις ιδιότητες που ελέγχονται από τον παραγωγό και τις βασικές τιμές αυτών των ιδιοτήτων.
Ειδικότερα, στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ197-1 (2000), στο οποίο παραπέμπει και το ΕΝ206 για το σκυρόδεμα, δίδεται η βασική ταξινόμηση των τσιμέντων και, κυριότερα, οι επιτρεπόμενες αναλογίες αντικατάστασης του κλίνκερ – το τσιμέντο τύπου Ι (Ρortland, με 95% κλίνκερ), με πρόσμικτα, και οι πρότυποι τύποι τσιμέντων που διακινούνται: i) τα τσιμέντα τύπου ΙΙ, με ελάχιστο ποσοστό κλίνκερ έως και 65%, και περιλαμβάνουν τα τσιμέντα τύπου ΙΙ/P και II/Q ανάμεικτα με ποζολάνες, τα τσιμέντα τύπου ΙΙ/V και II/W ανάμεικτα με ιπτάμενες τέφρες (διακινούνται κυρίως στην Ελληνική αγορά, σαν ποζολανικά και παλαιότερα με ασβεστούχα ιπτάμενη τέφρα), τα τσιμέντα τύπου ΙΙ/L και II/LL ανάμεικτα με ασβεστόλιθο, και τα σύνθετα τσιμέντα τύπου ΙΙ/Μ, ανάμεικτα με όλα ή κάποια από τα παραπάνω σε ανάμειξη έως 35% (παιπάλη, ποζολάνες, τέφρες και ασβεστολίθος), ii) τα τσιμέντα τύπου ΙV με ελάχιστο ποσοστό κλίνκερ έως και 45%, με ανάμειξη ποζολανικών προσμίκτων (παιπάλη, ποζολάνες και τέφρες), και iii) τα τσιμέντα τύπου ΙΙΙ ανάμεικτα με λεπτοαλεσμένη σκωρία υψικαμίνου, με ελάχιστο ποσοστό κλίνκερ έως και 5%.
Στον δρόμο προς την αειφορία
Πέραν όμως από την ενσωμάτωση των παραπάνω προσμίκτων για βελτίωση των ιδιοτήτων του σκυροδέματος, και σε συνδυασμό με την Ευρωπαϊκή απαίτηση για μείωση των εκπομπών του CO2 στον κύκλο ζωής των κατασκευών, προκύπτει πλέον ανάγκη για την ενσωμάτωση προσμίκτων στο τσιμέντο / σκυρόδεμα για μείωση του ρυπογόνου σε παραγωγή κλίνκερ, για λόγους αειφορίας. Για τους παραπάνω λόγους μείωσης του αποτυπώματος, εξαιτίας του στόχου της αειφορίας, το πλέον πρόσφατο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ197 -5 (2021) «Σύνθετα τσιμέντα πόρτλαντ CEM II/C-M και σύνθετα τσιμέντα CEM VI», στο οποίο επίσης παραπέμπει το ΕΛΟΤ ΕΝ206 για το σκυρόδεμα, εισάγει νέα τσιμέντα με μεγαλύτερα ποσοστά αντικατάστασης του κλίνκερ στο τσιμέντο, πάλι με τα ίδια πρόσμικτα που προβλέπει και το ΕΝ197-1: i) τα τσιμέντα τύπου II/C-M, με ελάχιστο ποσοστό κλίνκερ έως και 50%, ανάμεικτα με όλα ή κάποια από τα παραπάνω πρόσμικτα σε ανάμειξη έως 50% (παιπάλη, ποζολάνες, τέφρες και ασβεστόλιθος) και ii) τα ανάμεικτα τσιμέντα τύπου VΙ, με ελάχιστο ποσοστό κλίνκερ έως και 35%, με ανάμειξη σκωρίας και των άλλων προσμίκτων (σημειώνεται ότι ήδη αναπτύσσεται και νέο ΕΝ197-6, με αύξηση αντικατάστασης κλίνκερ). Σημειώνεται ότι το πρότυπο αυτό ήδη έχει υιοθετηθεί από μεγάλο αριθμό Ευρωπαϊκών χωρών, και οι νέοι αυτοί τύποι τσιμέντου κυκλοφορούν στην Ευρώπη (Γερμανία, Γαλλία, Βέλγιο, Ιταλία, Ελβετία) από το 2022. Παρενθετικά, οφείλουμε εδώ να παρατηρήσουμε ότι από μελέτη του CEM Bureau και οδηγία της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Τυποποίησης (CEN) για μείωση του αποτυπώματος CO2 των δομημάτων από σκυρόδεμα στον κύκλο ζωής τους στο 100% έως το 2050 (net zero), αυτή θα προέλθει σε δύο στάδια εξέλιξης της δόμησης: κατά 20% από τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα στην παραγωγή κλίνκερ ή και ενσωμάτωση προσμίκτων όπως αναπτύχθηκε παραπάνω, κατά 36% από τη δέσμευση του CO2 στο δόμημα, και κατά 33% από το σκυρόδεμα (μελέτη και παραγωγή του έργου). Το τελευταίο ουσιαστικά περιλαμβάνει:
Αφενός μείωση του όγκου του σκυροδέματος στα έργα μέσω αύξησης και βελτιστοποίησης της χρήσης / επιτελεστικότητας και, άρα, μείωση του όγκου του σκυροδέματος, με σκυροδέματα υψηλής αντοχής και ανθεκτικότητας και χρήση της προέντασης, για να αυξηθεί ο λόγος αντοχή πρός βάρος της κατασκευής. Αφετέρου τη μείωση της σπατάλης ενέργειας / υλικού στη δόμηση μέσω ενσωμάτωσης σκυρόδεματος ελεγχόμενων ιδιοτήτων όπου και όπως προβλέπονται στο έργο, ελεγχόμενη βιομηχανική παραγωγή των κατασκευών μέσω προκατασκευής, αύξηση του ποσοστού προκατασκευαζόμενων τμημάτων ενός έργου στο εργοστάσιο σε αντίθεση με το εργοτάξιο, τρισδιάστατη εκτύπωση, και επανάχρηση τμημάτων του έργου στο μεγαλύτερο ποσοστό εφικτά πριν την καθαίρεση και επανάχρηση ως αδρανές.
Το νέο τσιμέντο στην ελληνική τσιμεντοβιομηχανία
Πρόσφατα και στον ελλαδικό χώρο, σε απάντηση σε αυτή την τρέχουσα και πλέον πιεστική στο μέλλον Εθνική δέσμευση για μείωση των ρύπων στα έργα μέσω των Ευρωπαϊκών Κανονισμών, αναπτύχθηκε από την ελληνική τσιμεντοβιομηχανία ένα νέο τσιμέντο σύμφωνα με το παραπάνω πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ197 – 5 (2021), με τις ίδιες πρώτες ύλες (πρόσμικτα) που προβλέπονται στο ΕΛΟΤ ΕΝ 197-1. Το τσιμέντο ανήκει στην κατηγορία CEM II/C-32,5Ν, και παράγεται με τον ίδιο τρόπο με τον οποίο παράγονται οι σημερινοί τύποι τσιμέντου που διακινούνται στην αγορά. To νέο τσιμέντο έχει ενσωματωθεί στον ΚΤΣ 2016 (ΦΕΚ 2060/2024) για χρήση στην ελληνική αγορά, όπου και προβλέπεται ότι θα ελέγχεται ως προς την συμμόρφωσή του με το ΕΝ 197-2, όπως ισχύει μέχρι σήμερα και με τα άλλα Ελληνικά τσιμέντα. Το νέο αυτό τσιμέντο, ενώ διευκολύνει τη δημιουργία δομημάτων με χαμηλότερο αποτύπωμα, δεν δημιουργεί κάποιο νέο τσιμέντο επί της ουσίας, καθώς, ήδη, επί δεκαετίες έχουν κυκλοφορήσει και δοκιμαστεί στην Ελληνική αγορά τα ποζολανικά τσιμέντα τύπου IV (CEM IV/A και CEM IV/B) με ποσοστό κλίνκερ 45-64% σύμφωνα με το ΕΛΟΤ ΕΝ197-1.
Πριν την ενσωμάτωσή του στη δόμηση μέσω ενσωμάτωσης στον ΚΤΣ, και μετά από αίτημα της Μόνιμης Επιτροπής Τεχνολογίας Σκυροδέματος στο ΚΕΔΕ που συντηρεί τον ΚΤΣ, αποφασίσθηκε να δοκιμαστεί μέσω παραγωγής και δοκιμής σε σκυροδέματα με συνθέσεις συνήθων αντοχών, τόσο με το νέο τσιμέντο CEM II/C-32.5Ν όσο και με το τσιμέντο αναφοράς τύπου CEM II/Β-M (P-W-LL) 32.5N που ήδη κυκλοφορεί ευρέως στην Ελλάδα. Οι δοκιμές αφορούσαν την αποτίμηση της αντοχής σε κάμψη και θλίψη σκυροδεμάτων σε 3, 7, 28 και 90 μέρες καθώς και της ανθεκτικότητάς τους, έναντι ενανθράκωσης και διείσδυσης χλωριόντων θαλάσσης, σύμφωνα με τις πρότυπες δοκιμές κατά ΕΛΟΤ EN 12390-12 και ΕΛΟΤ EN 12390-18 και ASTM C 1202.
Οι παραπάνω δοκιμές έγιναν σε διεργαστηριακή έρευνα (round robin) σε δύο ΑΕΙ και, συγκεκριμένα, στο Εργαστήριο Σκυροδέματος στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), με Επιστημονικό Υπεύθυνο τον υπογράφοντα, και στο Εργαστήριο Δομικών Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ), με Επιστημονική Υπεύθυνο την Καθ. Ι. Παπαγιάννη. Τα δύο εργαστήρια παρήγαγαν συνθέσεις σκυροδεμάτων με ίδια σύνθεση και τσιμέντο, από το ίδιο σιλό, αλλά διαφορετικά, στην κάθε περίπτωση, αδρανή, από τα τοπικά λατομεία της κάθε περιοχής.
Τα αποτελέσματα εξέλιξης αντοχής σε θλίψη σε διαφορετικούς χρόνους, μαζί με τα συνολικά αποτελέσματα αυτής της διεργαστηριακής δοκιμής, έχουν ανακοινωθεί στο τελευταίο Συνέδριο Σκυροδέματος (Θεσσαλονίκη 2024) και έδειξαν ότι το σκυρόδεμα από το νέο τσιμέντο κατά ΕΝ197-5 είναι από κάθε άποψη συγκρίσιμο στις ιδιότητες με το σκυρόδεμα με το συμβατικό τσιμέντο τύπου ΙΙ που κυκλοφορεί.
Διαδώστε το…
