Η επίδραση του Μετακαολίνη στις ρεολογικές και μηχανικές ιδιοτητες και στην ανθεκτικότητα του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος

Abstract

Η συνεργασία διαφορετικών συμπληρωματικών τσιμεντοειδών υλικών σε μίγματα αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ) μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση τόσο στις ιδιότητες του νωπού όσο και του σκληρυμένου σκυροδέματος. Ανάμεσα στα ποικίλα και διαφορετικά τσιμεντοειδή υλικά τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ΑΣΣ, όπως η πυριτική παιπάλη, η ιπτάμενη τέφρα ή σκωρία υψικαμίνων, ο μετακαολίνης είναι ένα καινούριο υλικό το οποίο έχει πλέον αρχίσει με επιτυχία να χρησιμοποιείται. Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι μία μελέτη των ρεολογικών και μηχανικών ιδιοτήτων καθώς και της ανθεκτικότητας μιγμάτων ΑΣΣ τα οποία περιέχουν μετακαολίνη. Συνολικά στο εργαστήριο παρασκευάστηκαν εννέα μίγματα ΑΣΣ με ελεγχόμενη σύσταση και δύο μίγματα συμβατικού σκυροδέματος. Συγκεκριμένα παρασκευάστηκαν ένα μίγμα ΑΣΣ με προσθήκη και συνεργασία τσιμέντου, φίλλερ, αδρανών και νερού, τέσσερα στα οποία έγινε αντικατάσταση τσιμέντου με μετακαολίνη σε διάφορα ποσοστά και άλλα τέσσερα στα οποία έγινε αντικατάσταση φίλλερ με μετακαολίνη. Για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων του νωπού ΑΣΣ διεξήχθηκαν τρία πειράματα Slump-Flow test, V-Funnel test και L-Box test. Τα παρασκευασθέντα δοκίμια συντηρήθηκαν για 28 ημέρες και στη συνέχεια προσδιορίσθηκαν οι μηχανικές τους ιδιότητες (θλιπτική, εφελκυστική και καμπτική αντοχή). Επίσης σε μια προσπάθεια προσδιορισμού της έννοιας της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος πραγματοποιήθηκαν δοκιμές υδατοπερατότητας και τριχοειδούς απορρόφησης νερού καθώς και έλεγχος έναντι διάχυσης χλωριόντων και προσδιορίστηκε το πορώδες. Τα αποτελέσματα αξιολογήθηκαν και συγκρίθηκαν με αυτά του συμβατικού σκυροδέματος. Η χρήση μετακαολίνη στο ΑΣΣ βελτίωσε σημαντικά το πορώδες και τις μηχανικές ιδιότητες. Ταυτόχρονα παρατηρήθηκε μεγάλη αύξηση της αντίστασης του σκυροδέματος έναντι διάχυσης χλωριόντων και μειώθηκε σημαντικά η τριχοειδής απορρόφηση νερού.

The incorporation of different supplementary cementing materials (SCM) in Self-Compacting Concrete (SCC) mixtures can have considerable effect on both fresh and hardened concrete properties. Among various different SCM’s used for the production of SCC, like silica fume, fly ash or granulate blast furnace slag (GBFS), metakaolin is a rather new one, which been successfully used in SCC. This thesis aims to investigate the effect of the addition of metakaolin at different levels on the properties of fresh and hardened SCC and also in durability issues. In total, nine SCC mixtures with a control composition and two typical Normally Vibrated Concrete (NVC) mixtures have been produced in the laboratory. Speciffically, one control SCC mixture was produced with the incorporation of cement, limestone powder (filler), aggregates and water. In four SCC mixtures, metakaolin has been used as a substitute of cement in various percentages, while in the other four SCC mixtures limestone has been substituted with metakaolin. Three different tests have been conducted for the evaluation of the fresh SCC properties, i.e. Slump-Flow test, V-Funnel test and L-Box test. The produced specimens for the estimation of the mechanical properties were cure for 28 days before testing. Specifically, the mechanical properties have been evaluated by measuring the compressive, the tensile and the flexural strength. Also tests of water permability, capillary absorption of water, chloride diffusion and porosity have been conducted in order to evaluate durability of the produced SCC mixtures. The results have been evaluated and compared to those of the NVC mixtures. The use of metakaolin in SCC mixtures significantly improved porosity and mechanical properties. Simultaneously there was a large increase in the resistance of concrete against chloride diffusion and significantly decreased the capillary water absorption.