Διερεύνηση της δυνατότητας κατακράτησης ρύπων από εναλλακτικού τύπου σκυρόδεμα αντιπλημμυρικής προστασίας.

Abstract

Η παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία έχει ως στόχο τη διερεύνηση της δυνατότητας κατακράτησης ρύπων από εναλλακτικού τύπου σκυρόδεμα αντιπλημμυρικής προστασίας. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, σκυροδετήθηκαν κυλινδρικά δοκίμια από 7 διαφορετικές συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος. Επιδιώχθηκε, στις συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος που μελετήθηκαν να περιλαμβάνονται ως αδρανή, παράλληλα με τα ασβεστολιθικά αδρανή και υλικά που είτε είναι βιομηχανικά παραπροϊόντα όπως η σκωρία χάλυβα, είτε είναι οικοδομικά απόβλητα. Τα υλικά αυτά εξετάστηκαν σε διάφορα ποσοστά συμμετοχής. Οι 7 αυτές συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος μελετήθηκαν ως προς την ικανότητα κατακράτησης ανόργανων και οργανικών ρύπων μετά από διέλευση από αυτά όξινων διαλυμάτων νιτρικών και θειικών ιόντων, ενώ έγινε και διερεύνηση του πορώδους και της ρεολογικής συμπεριφοράς που αυτές παρουσιάζουν κατά τη διέλευση μέσω αυτών, λιπαντικών μηχανής και diesel κίνησης. Τα εξαγόμενα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι υπό μελέτη συνθέσεις έχουν την τάση να κατακρατούν νιτρικά ιόντα σε ικανοποιητικά ποσοστά, ενώ δεν ισχύει το ίδιο για τα θειικά ιόντα. Τα όξινα διαλύματα δεν προκαλούν σημαντική αποσάθρωση των δοκιμίων, παρασύρουν μικρές συγκεντρώσεις μετάλλων όπως σίδηρο, ασβέστιο, νικέλιο, μαγγάνιο και ψευδάργυρο στο υπέδαφος επηρεάζοντας την περιεκτικότητά του σε αυτά. Το ποσοστό κατακράτησης οργανικών ρύπων δεν παρουσίασε εξάρτηση από το είδος ή τη σύσταση κάθε σύνθεσης. Η πειραματική διαδικασία διερεύνησης του πορώδους έδειξε, όπως ήταν αναμενόμενο, ότι οι συνθέσεις με λεπτόκοκκα αδρανή εμφανίζουν μικρότερο όγκο κενών σε σύγκριση με τις συνθέσεις με μεγαλύτερου μεγέθους αδρανή. Η μελέτη της ρεολογικής συμπεριφοράς των 7 συνθέσεων, έδειξε ότι η ροή λιπαντικών μηχανής και diesel κίνησης – ιξωδών 3,06 έως 99 cSt (40oC), ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης με πολύ καλή προσαρμογή των θεωρητικών τιμών στις πειραματικές και μικρές διαφοροποιήσεις στο συντελεστή ροής k, εξαρτώμενες από το πορώδες κάθε σύνθεσης.

This postgraduate thesis aims to investigate the capability of pollutant retention of an alternative type of concrete that can be used for flood protection. In order to achieve this goal, cylindrical samples from 7 different compositions of pervious concrete were produced. The compositions of pervious concrete that were studied were sought to involve (in addition to conventional limestone aggregates), materials that were either industrial products (such as steel slag), or construction and demolition wastes. These pervious concrete compositions were studied in terms of retention capacity of inorganic and organic pollutants after the passage of acidic solutions of nitric ions and sulphates through their mass. The porosity and the rheological behavior of these porous samples were also examined. For that purpose engine lubricants and diesel fuel were passed through the mass of porous samples. The experimental results showed that the examined compositions tend to retain nitric ions at sufficient rates, while the same behavior does not occur for sulphate ions. Acidic solutions do not cause significant degradation of samples, but they lure metals like iron, calcium, nickel, manganese and zinc underground, influencing its content in them. The retention rate of did not depend on the type of each composition. The experimental procedure to determine porosity showed, as expected, that the compositions of the less coarse aggregates have a smaller volume of voids compared to the compositions of larger aggregates. The study of the rheological behavior of the 7 compositions showed that the flow of engine lubricants and diesel fuel – viscosity 3,06 to 99 cSt (40oC) - , follows first order kinetics with a very good fit of the theoretical values in experimental results with small variations in flow rate k , depending on the porosity of each composition.