Σε συνέχεια του πρώτου μέρους, παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά, οι μηχανικές ιδιότητες και τα πιθανά προβλήματα του υδατοπερατού σκυροδέματος.
Σε αντίθεση με το σχεδιασμό της σύνθεσης των υλικών του συμβατικού σκυροδέματος, που βασίζονται στην απόκτηση από το σκληρυμένο σκυρόδεμα ελάχιστου πορώδους και της επιθυμητής αντοχής σε θλίψη και εργασιμότητα, η μελέτη σύνθεσης του υδατοπερατού σκυροδέματος (ΥΔΠΣΚ) στοχεύει στην επίτευξη μίας ισορροπίας μεταξύ πορώδους, αντοχής και περιεκτικότητας σε τσιμεντόπαστα, για υδατοπερατότητα, εργασιμότητα και αντοχή.
Έτσι, καθώς το αυξημένο (βάσει υδραυλικής μελέτης) πορώδες είναι επιθυμητό για την επιδιωκόμενη απόδοση του υλικού, εκτός από τα κλάσματα όγκου συστατικών το επίπεδο συμπίεσης που εφαρμόζεται γίνεται επίσης σημαντικό μέρος του υλικού στη διαδικασία σχεδιασμού.
Επίσης υπάρχουν πολλές διαφορετικές παραλλαγές στις συνθέσεις τόσο για συμβατικά όσο και για υδατοπερατά οδοστρώματα και δάπεδα από σκυρόδεμα. Ένας κοινός εμπειρικός κανόνας είναι ότι, κατά μάζα, το υδατοπερατό σκυρόδεμα είναι όπως και το συμβατικό.
Αν το συμβατικό σκυρόδεμα είναι περίπου ένα μέρος τσιμεντοειδούς υλικού (τσιμέντο), σε δύο μέρη λεπτόκοκκα αδρανή και τρία μέρη χονδρόκοκκα αδρανή, προς μισό μέρος νερό, το υδατοπερατό σκυρόδεμα αναμειγνύεται με ένα μέρος τσιμεντοειδούς υλικού προς τέσσερα μέρη χονδρόκοκκων αδρανών και προς ένα τέταρτο μέρος του νερού.
Ειδικότερα, το υδατοπερατό σκυρόδεμα παράγεται όπως το συμβατικό σκυρόδεμα, με κατάλληλη σύνθεση και με τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες που αναγράφονται στον πίνακα 1.
Τυπικό εύρος αναλογίας υλικών στο υδατοπερατό σκυρόδεμα (πηγή: P. D. Tennis, M. L. Leming, D. J. Akers. 2004. Pervious Concrete Pavements, Portland Cement Association).
Τσιμέντο
Δεν απαιτείται κάποιος ιδιαίτερος τύπος τσιμέντου, καθώς ως υλικό πληροί τις απαιτούμενες ιδιότητες (χρόνο πήξης, αντοχή κλπ.) όπως και οι συνθέσεις κανονικών σκυροδεμάτων. Για λόγους επίτευξης αντοχών και ελέγχου του χρόνου πήξης, ευνοείται η χρήση λεπτόκοκκων πρόσμεικτων όπως είναι η πυριτική παιπάλη.
Η συνήθης αναλογία (νερού / τσιμέντου κατά βάρος) σε υδατοπερατό σκυρόδεμα είναι από 0,27 – 0,30 έως 0,34 – 0,40. Η έλλειψη περισσευούμενου νερού έχει σαν αποτέλεσμα η κάθιση να είναι πολύ μικρή (0 – 20mm), γεγονός που κατατάσσει το υδατοπερατό σκυρόδεμα στις κατηγορίες του κυλινδρούμενου σκυροδέματος (βλ. φωτ. 3 και 4).
Αδρανή
Η χρήση διαφορετικών μεγεθών του μέγιστου (έως και μοναδικού) κόκκου συνεπάγεται με διαφορετική υφή της τελειωμένης επιφάνειας και της απορρόφησης του ήχου από την κίνηση των τροχών κατά τη χρήση. Το βασικό χαρακτηριστικό του υδατοπερατού σκυροδέματος, ανάλογα με την κοκκομετρία, είναι η δομή των συγκοινωνούντων ανοιχτών πόρων που επιτρέπει υψηλούς ρυθμούς διαπερατότητας του νερού μέσα από τη μάζα.
Δεδομένου ότι υπάρχει εξάλειψη των λεπτόκοκκων αδρανών από το μείγμα, η συνεκτικότητα και φέρουσα ικανότητα του μείγματος προκύπτει από τη συγκόλληση των χονδρόκοκκων αδρανών από την ενυδατωμένη τσιμεντόπαστα που τα επικαλύπτει και τα συγκολλά μεταξύ τους στα σημεία επαφής τους.
Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες κοκκομετρικές διαβαθμίσεις αδρανών περιλαμβάνουν διαστάσεις κόκκου 20,0 έως 5 mm και 10 έως 2 mm, με γνώμονα την επιλογή κατάλληλου κλάσματος και κατανομής κοκκομετρίας, ώστε να επιτευχθεί η απαιτούμενη διαπερατότητα σε νερό και η απαιτούμενη αντοχή σε θλίψη.
-Κατασκευή δαπέδου από υδατοπερατό σκυρόδεμα: διάστρωση και συμπύκνωση
Σημειωτέον ότι όσο μειώνεται η διάσταση του μέγιστου κόκκου αδρανούς και προστίθενται λεπτόκοκκα, μειώνεται το πορώδες και η διαπερατότητα ενώ αυξάνεται η θλιπτική αντοχή. Αντίθετα, όσο αυξάνεται η διάσταση μέγιστου κόκκου και στενεύει η κοκκομετρική διαβάθμιση, αυξάνεται το πορώδες και η διαπερατότητα ενώ μειώνεται η θλιπτική αντοχή.
Έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί και αδρανή μονού κλάσματος με διάσταση μέγιστου κόκκου (Dmax) έως 22 mm. Γενικά, τα μεγαλύτερα αδρανή παρέχουν μια πιο τραχιά επιφάνεια σκυροδέματος, ενώ τα μικρότερα αδρανή παρέχουν μια πιο λεία επιφάνεια, που μπορεί να είναι καλύτερα προσαρμοσμένη σε ορισμένες χρήσεις όπως είναι τα πεζοδρόμια ή οι διάδρομοι του περιβάλλοντος χώρου. Επιπλέον, για το υδατοπερατό σκυρόδεμα προτιμώνται περισσότερο τα στρογγυλεμένα από τα πλακοειδή αδρανή.
Χημικά πρόσμεικτα
Στο υδατοπερατό σκυρόδεμα χρησιμοποιούνται χημικά πρόσμεικτα για να αποκτήσει το υλικό ειδικές ιδιότητες, όπως αυτές που έχει το συμβατικό σκυρόδεμα. Γενικά, λόγω του γρήγορου χρόνου πήξης που σχετίζεται με το υδατοπερατό σκυρόδεμα λόγω της ανοικτής δομής του, συνήθως χρησιμοποιούνται επιβραδυντικά πρόσμεικτα ή σταθεροποιητικά πρόσμεικτα της ενυδάτωσης, ώστε να επιμηκυνθεί ο χρόνος πήξης για όσο χρόνο απαιτείται ώστε να διαστρωθεί το υλικό.
-Με την κατάλληλη ποσότητα νερού
Με υπερβολικά πολύ νερό
Με πολύ λίγο νερό
Μηχανικά χαρακτηριστικά
Το υδατοπερατό σκυρόδεμα συμπεριφέρεται σύμφωνα με τη σύνθεσή του, σαν μια βέλτιστη αλληλεπίδραση μεταξύ απαιτούμενης αντοχής σε κάμψη (άρα και θλίψη) και απαιτούμενης διαπερατότητας σε νερό, με τους δύο αυτούς παράγοντες να είναι αλληλοαναιρούμενοι (υψηλότερη αντοχή συνεπάγεται λιγότερο πορώδες, και το αντίθετο).
Ως εκ τούτου, οι τιμές ποικίλλουν τόσο από τη μελέτη σύνθεσης που πρέπει να προηγηθεί πριν από οποιαδήποτε εφαρμογή όσο και από τις απαιτήσεις σε αντοχή και διαπερατότητα σχεδιασμού του συγκεκριμένου έργου. Τυπικά μηχανικά χαρακτηριστικά του υδατοπερατού σκυροδέματος δίνονται στον πίνακα 2.
Μηχανικά χαρακτηριστικά του υδατοπερατού σκυροδέματος (πηγή: P. D. Tennis et al. 2004. Pervious Concrete Pavements, PCA).
Πιθανά προβλήματα
Τα λεπτόκοκκα υλικά που διεισδύουν στους πόρους της μάζας ενός οδοστρώματος από υδατοπερατό σκυρόδεμα και η επιφανειακή βλάστηση μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα τοπικό φράξιμο της διαπερατής επιφάνειας. Το τακτικό σκούπισμα και ο καθαρισμός με νερό ή ατμό υψηλής πίεσης έχει αποδειχθεί ότι αποκαθιστούν το πορώδες σε σχεδόν αρχικές συνθήκες.
*Ο κ. Χ. Ζέρης είναι καθηγητής και μέλος του Εργαστηρίου Οπλισμένου Σκυροδέματος της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου
