Διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης γεωπολυμερών ως επισκευαστικών υλικών δομικών στοιχείων

Abstract

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η συγκριτική συμπεριφορά επισκευαστικών υλικών δομικών στοιχείων. Ακόμα, αποτιμάται η αποτελεσματικότητα της επισκευής δοκιμίων σκυροδέματος και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν συνθέσεις γεωπολυμερικών και τσιμεντοειδών επισκευαστικών υλικών και επισκευή δοκιμίων σκυροδέματος. Για τη σύνθεση των γεωπολυμερικών υλικών (πάστες και κονιάματα) χρησιμοποιήθηκαν μετακαολίνης και ιπτάμενη τέφρα ως αργιλοπυριτικές πρώτες ύλες και ασβεστολιθική άμμος ως αδρανές. Για τη σύνθεση των τσιμεντοειδών επισκευαστικών υλικών χρησιμοποιήθηκαν τσιμέντο CEM I 42.5, ιπτάμενη τέφρα και μετακαολίνης. Ακολούθως, στα επισκευασμένα δοκίμια πραγματοποιούνται κατάλληλες μετρήσεις και δοκιμές για τον έλεγχο και την αποτίμηση της αποτελεσματικότητας των εφαρμοζόμενων υλικών στην επισκευή του σκυροδέματος (οπτική επιθεώρηση, υδατοαπορροφητικότητα, ξήρανση – εμβάπτιση, δοκιμές συνάφειας). Όπως προέκυψε, τα τσιμεντοκονιάματα έδειξαν καλύτερη συμπεριφορά ως επισκευαστικά υλικά σκυροδέματος συγκρινόμενα με τα γεωπολυμερή. Συγκεκριμένα, τα αμιγή τσιμεντοκονιάματα έδειξαν την βέλτιστη συμπεριφορά, ακολουθούμενα από τα κονιάματα με ιπτάμενη Τέφρα και με μετακαολίνη. Επίσης, οι γεωπολυμερικές πάστες εμφανίζουν καλύτερη συμπεριφορά από τα γεωπολυμερικά κονιάματα και οι συνθέσεις γεωπολυμερών με Μετακαολίνη υπερτερούν έναντι αυτών με Ιπτάμενη Τέφρα. Ακόμα, για τα επισκευαστικά υλικά που δεν έδειξαν ικανοποιητική συμπεριφορά, απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση της επίδρασης της σύνθεσης και των ιδιοτήτων τους στην αποτελεσματικότητα της επισκευής. Τέλος, προτείνεται να διερευνηθεί μελλοντικά ο σχεδιασμός μιας τροποποιημένης δοκιμής ξηρού-υγρού αποκλειστικά για την αξιολόγηση των επισκευών, μιας και φάνηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική στην συγκεκριμένη εργασία.

The aim of this thesis is the synthesis, the characterization and the comparative behavior of repair materials. More specifically, geopolymer and cementitious repair materials were applied to concrete repair. Geopolymer materials (pastes and mortars) were prepared using metakaolin, fly ash and calcareous sand. Cementitious repair materials were prepared using CEM I 42.5, fly ash and metakaolin. Appropriate measurements (visual inspection, water absorption, wet-dry test, cohesion test) were performed for the monitoring and evaluation of the effectiveness of repair materials in concrete. Cement mortars showed better performance as concrete repair materials compared to geopolymer pastes and mortars. Specifically, the pure cement mortar showed the best behavior, followed by mortars with fly ash and metakaolin. Geopolymer pastes exhibit better behavior than geopolymer mortars. Further investigation is needed concerning the effect of the composition of repair materials on the effectiveness of the repair. Finally, it is proposed to research the design of a modified wet-dry test, exclusive for repair cases.