Εχθροί του οπλισμένου σκυροδέματος (bétonarme)

Βαθμολογία

2/3/2014

Λίγες πληροφορίες για το σοβαρότερο κομμάτι του σπιτιού μας. Το τσιμέντο υπάρχει στη φύση τουλάχιστον 12 εκατομμύρια χρόνια. Όταν η γη υφίστατο έντονες γεωλογικές μεταβολές συνέβαινε φυσική παραγωγή τσιμέντου. Αυτό το φυσικό τσιμέντο ήταν και το πρώτο που χρησιμοποίησαν οι άνθρωποι ως δομικό υλικό. Αργότερα ανακάλυψαν πως να παρασκευάζουν τσιμέντο.

Η Ιστορία του Μπετόν: https://betonhistory.blogspot.gr

Πιθανές απορίες – διευκρινήσεις:

Τι είναι το τσιμέντο;

Το τσιμέντο είναι σκόνη η οποία αν βραχεί, στεγνώνοντας σφίγγει και μετατρέπεται σε σκληρή πέτρα.

Τι είναι το σκυρόδεμα (μπετόν);

Σκυρόδεμα (μπετόν) είναι μείγμα τσιμέντου, άμμου και χαλικιού λατομείου με νερό, ενδεχομένως και με κάποια χημικά πρόσθετα σε κατάλληλες αναλογίες

Τι είναι οπλισμένο σκυρόδεμα (μπετόν αρμέ);

Η μελετημένη ανάμειξη σκυροδέματος με ατσάλινο οπλισμό (χαλύβδινες βέργες, τσέρκια, κλπ)

Λόγω της αφθονίας και του χαμηλού κόστους των πρώτων υλών που χρειάζονται για την παρασκευή του, αλλά και των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων του, το οπλισμένο σκυρόδεμα είναι ο πλέον διαδεδομένος τρόπος δόμησης του σκελετού των κατασκευών στην σεισμογενή Ελλάδα.  Κατά τη διάρκεια της ωφέλιμης ζωής του οικοδομήματος, το οπλισμένο σκυρόδεμα υπόκειται σε ένα πλήθος εξωγενών επιρροών οι οποίες τείνουν να χαλάσουν τις μηχανικές του ιδιότητες. Χημικά στοιχεία του περιβάλλοντος αλληλεπιδρούν με το σώμα του σκυροδέματος τείνοντας να το αποδομήσουν.

Παράγοντες που συντελούν και επιταχύνουν τέτοιες διαδικασίες είναι:

Χρόνος: Το οπλισμένο σκυρόδεμα είναι ένα μείγμα αδρανών υλικών το οποίο μετά τις χημικές διεργασίες της σκλήρυνσης του αποκτά στέρεα και στιβαρή δομή. Οι ισχυροί δεσμοί που αναπτύσσονται μεταξύ των επιμέρους υλικών που απαρτίζουν το σκυρόδεμα τείνουν να χαλαρώσουν με την πάροδο του χρόνου. Η φυσική γήρανση λοιπόν είναι αναπόφευκτη και μετά την έλευση 50 περίπου ετών η αντοχή του σκυροδέματος αρχίζει και μειώνεται. Παράλληλα μόνιμες παραμορφώσεις προκύπτουν σαν αποτέλεσμα μετακίνησης μορίων νερού στη μάζα του σκυροδέματος με την πάροδο του χρόνου.

Εχθροί του οπλισμένου σκυροδέματος (bétonarme)

Διάβρωση Οπλισμού: Η ιδιότητα που έχει ο χάλυβας να αντιδρά ταχύτατα με το οξυγόνο και να δημιουργεί προϊόντα του οξειδίου του σιδήρου, είναι ίσως η αχίλλειος πτέρνα του οπλισμένου σκυροδέματος. Η σκουριά έχει πολλαπλάσιο όγκο από αυτό του σιδήρου και το αποτέλεσμα αυτής της διεργασίας είναι η καταστροφή του σκυροδέματος που περιβάλλει την χαλύβδινη ράβδο (αποτίναξη επικάλυψης, μείωση ή και μηδενισμός της συνάφειας, επιτάχυνση της διαβρωτικής διαδικασίας).

Η διάβρωση του οπλισμού επιτυγχάνεται κατά πολύ όταν το προστατευτικό στρώμα που δημιουργείται στην επιφάνεια της χαλύβδινης ράβδου, σαν αποτέλεσμα του έντονου αλκαλικού περιβάλλοντος του σκυροδέματος απολεσθεί. Αυτό συμβαίνει όταν το PH μειωθεί αρκετά, όταν δηλαδή λάβουν χώρα είτε η ενανθράκωση του σκυροδέματος, είτε η είσοδος χλωριόντων στην μάζα του. Οι δύο αυτές διεργασίες είναι αποτέλεσμα περιβαλλοντικής επίδρασης σε συνθήκες που ευνοούν κάτι τέτοιο. Η ύπαρξη στον αέρα είτε περίσσειας χλωριόντων (κοντά στην θάλασσα, ύπαρξη χλωριούχου νατρίου) είτε περίσσεια CO2 (περιβαλλοντική μόλυνση μεγαλουπόλεων), συντελεί στην ταχύτερη εξέλιξη των δύο αυτών διεργασιών.

Σημαντικός παράγοντας όπως αναφέρθηκε είναι οι συνθήκες του περιβάλλοντος αλλά παράλληλα είναι και η κατάσταση του σκυροδέματος του δομικού στοιχείου. Αν για παράδειγμα υπάρχουν ρωγμές στο σώμα του, η διείσδυση των χλωριόντων ή του CO2, γίνεται ευκολότερα και ταχύτερα. Δυστυχώς οι ρωγμές που παρατηρούνται στο σκυρόδεμα αν και είναι ελέγξιμες και μπορούν να προβλεφθούν, εντούτοις δεν μπορούν να  αποφευχθούν.

Οι κυριότερες αιτίες δημιουργίας τους είναι οι ακόλουθες:

  1. Θερμοκρασιακές μεταβολές
  2. Συστολή Ξήρανσης
  3. Παγετός
  4. Φορτίσεις

Πυρκαγιά: Η πυρκαγιά είναι ένας πολύ σημαντικός εχθρός του οπλισμένου σκυροδέματος. Κατά τη διάρκεια της και λόγω των πολύ υψηλών θερμοκρασιών που δημιουργούνται, συντελούν διάφορες αλλαγές στη δομή του.

  1. Με την ταχύτατη εξάτμιση του νερού που υπάρχει στο σκυρόδεμα αναπτύσσονται υψηλές πιέσεις με αποτέλεσμα την θραύση τμημάτων.
  2. Η θερμική διαστολή του σκυροδέματος έχει πάλι σαν αποτέλεσμα την θραύση του.
  3. Μειώνονται οι δυνάμεις συνάφειας μεταξύ σκυροδέματος και χαλύβδινων ράβδων.
  4. Τα επιμέρους μηχανικά χαρακτηριστικά του χάλυβα όπως το όριο διαρροής και γενικά το διάγραμμα τάσης παραμόρφωσης, μεταβάλλονται και οι τιμές τους μειώνονται.
  5. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του σκυροδέματος μεταβάλλονται και η ανομοιόμορφη μεταβολή των τάσεων, λόγω απότομης θερμοκρασιακής μεταβολής (έναρξη πυρκαγιάς, κατάσβεση), επιδρά αρνητικά στην αντοχή του.

Τρόπος ανάπτυξης μιας πυρκαγιάς

Η εξέλιξη της πυρκαγιάς συμβαίνει σε τρία στάδια ανάλογα προς το ύψος της θερμοκρασίας και τη διάρκειά της.

  • Στο πρώτο στάδιο που διαρκεί περίπου 15 έως 30 λεπτά η φωτιά εξαπλώνεται και οι

θερμοκρασίες ανεβαίνουν γρήγορα στους 800° έως 900° C .

  • Στο δεύτερο στάδιο καίγεται ό,τι μπορεί να καεί . Πρόκειται όχι τόσο για δομικά

υλικά και στοιχεία , όσο για τα περιεχόμενα ή αποθηκευμένα . Έτσι η διάρκεια αυτού του σταδίου εξαρτάται από την ποσότητα αυτών των πραγμάτων. Οι θερμοκρασίες ανεβαίνουν λίγο ακόμη , ανάλογα προς τα φλεγόμενα μέχρι 1000° έως 1100° C

  • Στο τρίτο στάδιο η πυρκαγιά υποχωρεί και οι θερμοκρασίες πέφτουν γρήγορα.

Η θερμοκρασία στην εστία της φωτιάς εξαρτάται από :

  1. την ποσότητα υλικών που υπόκεινται σε ανάφλεξη
  2. τον καπνό και την εκλυόμενη θερμότητα
  3. την ύπαρξη ατμοσφαιρικού αέρα ( π.χ. στο υπόγειο η πυρκαγιά επεκτείνεται μόνο υπό ρεύμα αέρος )
  4. τη διάρκεια της πυρκαγιάς
  5. την ειδική ταχύτητα καύσης

Είδη βλαβών

  1. Αποσύνθεση (ασβεστοποίηση) του σκυροδέματος (κυρίως σε πλάκες)
  2. Επιφανειακές ρηγματώσεις διάφορου βαθμού
  3. Αποφλοίωση σκυροδέματος
  4. Απόσχιση σκυροδέματος σε υποστυλώματα και δοκούς
  5. Αχρήστευση οπλισμού από παραμόρφωση (διαστολή) ή αποκόλληση από το σκυρόδεμα
  6. Οξείδωση οπλισμού.
  7. Πιθανή επικάθιση χλωριδίων λόγω καύσης στοιχείων από PVC και τήξης της εξηλασμένης πολυστερίνης, η οποία χρησιμοποιείται ως μονωτικό. Ουσιαστικά πρόκειται για λεπτότατες στρώσεις υδροχλωρικού οξέος και δημιουργούν οξειδώσεις δομικών στοιχείων κατασκευής.

Σεισμός: Η επίδραση σεισμικών φορτίων πάνω στην κατασκευή εκτός των στατικών προβλημάτων που μπορεί να δημιουργήσουν προκαλούν την αποδιοργάνωση, μέσω πολύ μικρών μετακινήσεων, της συνοχής των αδρανών στοιχείων. Οι μικρορορωγμές αυτές έχουν μεν τριχοειδή φύση, διευκολύνουν όμως την εισχώρηση της υγρασίας και των χλωριόντων.

Κακοτεχνίες – Κατασκευαστικά λάθη: Καθώς το σκυρόδεμα, όσον αφορά την κατασκευή του αλλά κυρίως όσων αφορά την εκτέλεση του, δεν είναι βιομηχανοποιημένο προϊόν, η αποφυγή του λάθους και της κακοτεχνίας δεν είναι εφικτή. Για τον λόγο αυτό άλλωστε κατά τον υπολογισμό και την μελέτη στοιχείων  από οπλισμένο σκυρόδεμα υπεισέρχονται υψηλοί συντελεστές ασφάλειας. Μία κακοτεχνία  π.χ. μικρή, η ανύπαρκτη επικάλυψη οπλισμών, μη καλή συντήρηση κατά τη σκλήρυνση κτλ., μπορεί να επιφέρει επιτάχυνση των διαβρωτικών διαδικασιών. Μία πρόωρη φόρτιση των στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος πριν αυτό αναπτύξει τις αντοχές του, μπορεί να επηρεάσει την ικανότητα ανάληψης των φορτίων σχεδιασμού στο μέλλον.

Είναι γενικά αποδεκτό πάντως πως λόγω της σπουδαιότητας του φέροντος οργανισμού μίας κατασκευής, είναι απαραίτητο να γίνεται έλεγχος για τυχόν φθορές που μπορεί να έχει υποστεί το οπλισμένο σκυρόδεμα. Επίσης επιβεβλημένη είναι η συντήρηση του όταν διαπιστώνεται φθορά η οποία μπορεί να οδηγήσει σε επιτάχυνση διαδικασιών διάβρωσης οπλισμού. Παράλληλα όταν κρίνεται σκόπιμο θα πρέπει να παρακολουθείται και η φέρουσα ικανότητα επιμέρους στοιχείων μέσω μη καταστροφικών μεθόδων και να εξετάζεται η ενίσχυση των υπαρχόντων δομικών στοιχείων.

Πηγή: https://www.e-domisi.gr, https://www.interbeton.gr

Απόδοση για το Fire.gr,  Χ. Ζαφειρίου

 

(Visited 242 times, 1 visits today)

Κάντε το πρώτο σχόλιο

Υποβολή απάντησης

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται.


*


Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.