Πειραματική διερεύνηση θλιπτικής και καμπτικής αντοχής ινοπλισμένου και θερμικά καταπονημένου σκυροδέματος

Abstract

Η εκδήλωση πυρκαγιάς είναι ένα από τα δυσμενέστερα συμβάντα που μπορεί να αντιμετωπιστούν κατά τη διάρκεια λειτουργίας μίας σήραγγας. Τέτοια περιστατικά έχουν συμβεί αρκετές φορές στο παρελθόν, με το κόστος τους να ανέρχεται σε δεκάδες εκατομμύρια ευρώ αλλά και πολλές εργατοώρες, πρωτίστως δε, σε απώλειες πολλών ανθρώπινων ζωών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση των επιπτώσεων της θερμικής καταπόνησης άοπλου και ινοπλισμένου σκυροδέματος με διαφορετικές περιεκτικότητες ινών, 20, 30 και 40kg/m3, υπό μονοαξονική θλίψη και κάμψη. Για την παρασκευή των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε ο ίδιος τύπος ινών και η θερμική καταπόνηση πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία 250 οC. Η θερμοκρασία αυτή επιλέχθηκε με την παραδοχή ότι το σκυρόδεμα θα έχει προηγουμένως προστατευτεί με χρήση θερμομονωτικού γεωπολυμερούς, που έχει αναπτυχθεί στο εργαστήριο Τεχνολογίας Διάνοιξης Σηράγγων. Με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων και τη σύγκρισή τους με μη θερμικά καταπονημένα δοκίμια ίδιων συστάσεων, που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια άλλης διπλωματικής εργασίας της Κορδή Ρεγγίνας (Πολιτικός Μηχανικός ΑΠΘ), εξήχθησαν συμπεράσματα τόσο για την επίδραση αυτών καθαυτών των ινών όσο και της περιεκτικότητάς τους στο θερμικά καταπονημένο σκυρόδεμα καθώς και η βέλτιστη αναλογία ινών για την επίτευξη καλύτερων αντοχών ινοπλισμένου σκυροδέματος. Πιο συγκεκριμένα, στα δύο πρώτα κεφάλαια γίνεται αναφορά στο ινοπλισμένο σκυρόδεμα και ειδικότερα στο εκτοξευόμενο. Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, της θλίψης και της κάμψης, και στο τέταρτο, το φαινόμενο των πυρκαγιών στις σήραγγες και οι επιπτώσεις τους. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο, αναλύεται η πειραματική διαδικασία και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των δοκιμών που οδηγούν στην εξαγωγή συμπερασμάτων και παρατηρήσεων, στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο.

Fire in tunnels is one of the worst incidents that can occur during the construction and the operation of a tunnel. Such incidents have occured several times in the past, costing a lot of money, many man-hours and, mainly, losses of many lives. The purpose of this thesis is to investigate the effect of thermal stress to non- and reinforced concrete with steel fibers in three different contents of fibers, 20, 30 and 40kg/m3, under uniaxial compression and bending. For the preparation of the specimens on type of fiber was used and the thermal stress was imposed to them at the temperature of 250° C. This temperature was chosen based on the assumption that the concrete was previously protected using thermal insulation geopolymeres, which has been developed in the Tunnelling laboratory of NTUA. Based on the results of the measurements and their comparison with then non heat exposured speciments of the same synthesis, made in the context of another thesis of Kordi Regina (Civil Engineer AUTH), conclusions were reached regarding the effect of both fibers and their content in heat exposured concrete and the optimal ratio of fibers to achieve better strength of fiber reinforced concrete. More specifically, in the two first chapters, reinforced concrete is being analyzed and shotcrete in particular. In the third chapter, the conducted laboratory tests are described, uniaxial compression and bending test, and in the fourth, fires in tunnels and their effects are listed. Finally, in the fifth chapter the experimental procedure is presented as long as the results of the test which lead to conclusions and observations in the sixth and last chapter.