ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ

ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΣ ΡΗΓΜΑΤΩΣΗΣ

Η ρηγμάτωση αποτελεί έναν από τους μεγαλύτερους κινδύνους στην πλίνθινη κατασκευή. Το νερό της βροχής, που διεισδύει στις ρωγμές των δομικών στοιχείων, δεν απομακρύνεται και δε στεγνώνει εύκολα.  Παραμένοντας εκεί, απορροφάται από τους τριχοειδείς πόρους του πηλού και διαμέσου αυτών εισέρχεται στον ενδοστρωματικό χώρο της αργίλου. Η άργιλος διογκώνεται, γίνεται πλαστική και διαλύεται. Αυτό οδηγεί στη διάβρωση και τη διεύρυνση των ρωγμών. Όσο διευρύνονται οι ρωγμές, τόσο ταχύτερα εξελίσσεται η καταστροφή της κατασκευής. Οι καταστροφές γίνονται πιο σοβαρές, ιδιαίτερα το χειμώνα, όταν το στάσιμο νερό παγώνει και διογκώνεται μέσα στη μάζα του πηλού.

Η αρχική ρηγμάτωση των δομικών στοιχείων του πηλού εμφανίζεται κατά το στέγνωμά τους. Ο βαθμός ρηγμάτωσης εξαρτάται από την κοκκομετρική σύνθεση του πηλού, το είδος και την περιεκτικότητα της αργίλου που περιέχει και από την ποσότητα του νερού που είναι απαραίτητη για την επεξεργασία της πρώτης ύλης. Ο περιορισμός της ποσότητας του νερού δεν πρέπει να υπερβεί τα απαραίτητα για την άρτια επεξεργασία του όρια. Για το λόγο αυτό εφαρμόζονται και άλλες μέθοδοι περιορισμού της ρηγμάτωσης.

Προσθήκη άμμου

Η προσθήκη άμμου και άλλων χοντρόκοκκων αδρανών, όπως το χαλίκι, σταθεροποιεί τον όγκο του πηλού και μειώνει το βαθμό συρρίκνωσής του. Βέβαια μειώνει ταυτόχρονα την σχετική περιεκτικότητα σε άργιλο. Ο βαθμός συρρίκνωσης προσεγγίζει το μηδέν, με αυξημένες ποσότητες άμμου, όμως έτσι αποδυναμώνεται σημαντικά η συνοχή του υλικού.

Προσθήκη φυτικών και ζωικών ινών

Η προσθήκη ινών, όπως κομμένο άχυρο ή  τρίχωμα ζώων, ή και ίνες  καρύδας, σιζάλ, μπαμπού, πευκοβελόνες, περιορίζει την εμφάνιση ρωγμών. Η προσθήκη ινών μειώνει την περιεκτικότητα σε άργιλο. Επίσης μια  ποσότητα νερού απορροφάται από τα τριχοειδή αγγεία των ινών και έτσι το υλικό στεγνώνει πιο ομαλά. Οι ίνες λειτουργούν ως οπλισμός. Αυξάνουν τη σταθερότητα του μείγματος και αποτρέπουν τη δημιουργία μεγάλων ή διαμπερών ρωγμών. Στη θέση βέβαια των μεγάλων ρωγμών εμφανίζονται μικρές, λεπτές και πυκνότερες ρωγμές, που μπορούν όμως να αντιμετωπιστούν εύκολα, με την πρόσθετη επεξεργασία της επιφάνειας του δομικού στοιχείου.

Διαδικασία στεγνώματος

Το στέγνωμα των δομικών στοιχείων πρέπει να γίνεται αργά και ομοιόμορφα σε ολόκληρη τη μάζα τους, για να μην εμφανιστούν ρωγμές. Για παράδειγμα τα πλιθιά πρέπει να τοποθετούνται όρθια, με έδραση στη μικρότερη επιφάνειά τους και να προστατεύονται από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία και τον άνεμο.

Οι ευνοϊκές εποχές για την κατασκευή πηλού στο ελληνικό κλίμα, είναι οι ενδιάμεσες εποχές, άνοιξη και φθινόπωρο, όχι όμως το καλοκαίρι.

Μείωση διαστάσεων

Η μείωση των διαστάσεων των δομικών στοιχείων είναι η ασφαλέστερη μέθοδος για τη μείωση της συρρίκνωσης και την αποφυγή ρηγμάτωσης. Όταν οι επιφάνειες κατασκευής είναι μεγάλες, πρέπει να προβλέπονται εξαρχής αρμοί διαστολής.

ΑΔΙΑΒΡΟΧΟΠΟΙΗΣΗ

Η πλίνθινη κατασκευή είναι ιδιαίτερα ευάλωτη στο νερό. Η προστασία της πρέπει να είναι πλήρης, αποτελεσματική και ανθεκτική στο χρόνο. Οι τρεις σημαντικοί τρόποι προστασίας διαχρονικά είναι:

• Η αποτροπή της ανοδικής προσρόφησης νερού του υγρού εδάφους από τα δομικά στοιχεία του πηλού. Το πρόβλημα αυτό λύνεται με την κατασκευή πάνω από τη θεμελίωση μιας πρώτης ζώνης από μη υδατοπερατά υλικά πάνω στην οποία θα εδράζεται η πλίνθινη κατασκευή. Το ύψος αυτής της ζώνης πρέπει να είναι τόσο, ώστε ο πηλός να μην διαβρέχεται ούτε από τα νερά της βροχής που αναπηδούν από το έδαφος προς την κατασκευή.
• Η προστασία των τοιχοποιιών από το βρόχινο νερό. Το πρόβλημα αυτό λύνεται με την σωστή διαστασιολόγηση της προεξοχής των στεγών για κάθε κλίμα, κατασκευή και προσανατολισμό.
• Η αδιαβροχοποίηση των εξωτερικών επιφανειών των κτηρίων που, παρ’ όλα τα παραπάνω μέτρα, δέχονται άμεσα το νερό της βροχής, ώστε να μην το απορροφούν εύκολα.

Οι μέθοδοι αδιαβροχοποίησης του πηλού είναι:

Βελτίωση κοκκομετρικής σύνθεσης

Ο πηλός με υψηλή περιεκτικότητα αργίλου και ιλύος προσροφά ταχύτερα το νερό, εξαιτίας της μικρής διατομής των τριχοειδών του πόρων. Η άμμος και το χαλίκι δεν προσροφούν νερό. Η τροποποίηση της κοκκομετρικής σύνθεσης με προσθήκη αδρανών υλικών μειώνει την απορροφητικότητα του πηλού. Όμως η ποσότητα των αδρανών πρέπει να ελέγχεται, ώστε να μην αποδυναμώνει σοβαρά τις μηχανικές αντοχές του μείγματος.

Προσθήκη τσιμέντου

Όταν τα σωματίδια τσιμέντου είναι επαρκή ώστε να περιβάλλουν τα πέταλα της αργίλου, εμποδίζουν την διείσδυση του νερού στον ενδοστρωματικό χώρο της, και αποτρέπουν τη διόγκωση και τη μετάβασή της σε πλαστική κατάσταση. Ταυτόχρονα όμως, τα σωματίδια του τσιμέντου καταστρέφουν την αργιλική μήτρα και τη συνοχή της, δηλαδή μειώνουν την αντοχή σε θλίψη των δομικών στοιχείων του πηλού. Ένα ποσοστό τσιμέντου της τάξης του 5 %, σταθεροποιεί συνήθως τον πηλό, χωρίς να μειώνει τις αντοχές του. Για τον καθορισμό πάντως του ποσοστού είναι προτιμότερο να προηγείται εργαστηριακός έλεγχος.

Προσθήκη ασβέστη

Η αντικατάσταση κατιόντων μετάλλων της αργίλου, από ανταλλάξιμα ιόντα του ασβέστη, μειώνει την ικανότητα δέσμευσης νερού από την άργιλο. Τα αποτελέσματα είναι άμεσα και επίσης βελτιώνονται με την πάροδο του χρόνου. Επειδή, όμως, η προσθήκη ασβέστη μειώνει τη θλιπτική αντοχή του πηλού και τα αποδεκτά όρια διαφέρουν από πηλό σε πηλό, είναι καλό να προηγείται εργαστηριακός έλεγχος.

Προσθήκη ασφαλτικού διαλύματος

Ασφαλτικά διαλύματα για την αδιαβροχοποίηση των πλίνθων χρησιμοποιήθηκαν στη Βαβυλώνα ήδη από τον 5^οαιώνα μ.Χ. Το ασφαλτικό διάλυμα είναι αποτελεσματικό, ιδιαίτερα όταν η περιεκτικότητα του πηλού σε άργιλο είναι χαμηλή και όταν το μείγμα συμπιέζεται. Σχηματίζει μία μεμβράνη που συγκολλά τα χονδρόκοκκα συστατικά του πηλού και εμποδίζει τη διείσδυση του νερού. Ταυτόχρονα βέβαια σφραγίζει και τους πόρους της άδηλης αναπνοής των δομικών στοιχείων.

Ως διαλυτικά της ασφάλτου χρησιμοποιούνται το νερό, το παραφινέλαιο ή το πετρέλαιο. Το παραφινέλαιο και το πετρέλαιο είναι ορυκτοί υδρογονάνθρακες, ύλες επικίνδυνες για την υγεία.

Προσθήκη ζωικών υλών

Ζωικά προϊόντα, όπως το αίμα, τα ούρα, η κοπριά, η καζεΐνη (του γάλακτος) και ζωικές κόλλες οστών, έχουν χρησιμοποιηθεί εδώ και αιώνες, για την σταθεροποίηση του πηλού.

Οι Ρωμαίοι χρησιμοποιούσαν ευρέως το αίμα βοοειδών. Στην Ελλάδα, πριν από το ασβέστωμα, επάλειφαν συχνά τους τοίχους με αίμα ζώων. Στη Γερμανία πρόσθεταν αίμα βοοειδών στα δάπεδα από χυτό πηλό για να γίνουν ανθεκτικά στην τριβή και στο σκούπισμα. Σε πολλές χώρες ο ορός γάλακτος και τα ούρα ήταν οι συνηθέστεροι σταθεροποιητές των επιφανειών πηλού.

Στις Ινδίες επάλειφαν επί αιώνες τις εξωτερικές επιφάνειες με κοπριά αγελάδας. Η κοπριά αγελάδας πρέπει πρώτα να αναμειχθεί με νερό και να αφεθεί για μια ως τέσσερις ημέρες, ώστε να επιτευχθεί ζύμωση. Η στεγανοποιητική δράση της κοπριάς αλλά και των άλλων ζωικών υλών οφείλεται στην ιοντοανταλλαγή, αλλά κυρίως στην καζεΐνη και στις ενώσεις αμμωνίας που περιέχουν. Στα μείγματα μπορεί να προστεθεί ασβέστης.

Προσθήκη φυτικών υλών

Χυμοί φυτών, όπως σιζάλ, αγαύη, μπανάνα, ευφορβία ηραία κ.ά., που περιέχουν λιπαρές και ελαστικές ουσίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αδιαβροχοποιητές. Υψηλή και μακρόχρονη προστασία από την υγρασία παρέχει επίσης το φυτικό λινέλαιο (από το λινάρι) διπλού βρασμού. Μειώνει όμως την ικανότητα απορρόφησης υδρατμών και την άδηλη αναπνοή του πηλού.

Εξαιρετικό αποτέλεσμα έχει η χρήση αλευρόκολλας. Παρασκευάζεται από αλεύρι που βράζει αργά σε νερό, μέχρι το διάλυμα να γίνει πυκνό και ημιδιαφανές.

Υπάρχουν επίσης αρκετές αναφορές για βρασμένο μείγμα αμύλου και μελάσας (από το ζαχαροκάλαμο).

Η αδιαβροχοποίηση με χρήση φυτικών υλών βελτιώνεται όταν προστεθεί και λίγος ασβέστης.

Προσθήκη συνθετικών υλών

Τα συνθετικά υλικά λειτουργούν στον πηλό παρόμοια με τον ασβέστη ή το τσιμέντο. Έχουν μεγαλύτερο κόστος, ανατρέπουν την ισορροπία της άδηλης αναπνοής και της απορρόφησης υδρατμών και είναι, λίγο ως πολύ, ύλες επικίνδυνες ή και τοξικές. Ορισμένα τέτοια υλικά είναι: σιλικόνες, σιλοξάνες, και ακρυλικές ενώσεις.

ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΣΥΝΟΧΗΣ

Η αύξηση των δυνάμεων συνοχής του πηλού σε υγρή κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των αντοχών των στεγνών δομικών του στοιχείων, σε θλίψη και σε κάμψη.

Επεξεργασία πρώτης ύλης

Η καλή επεξεργασία της πρώτης ύλης του πηλού, με επαρκή ποσότητα νερού, παίζει σημαντικό ρόλο στην αύξηση των δυνάμεων συνοχής μεταξύ των πετάλων της αργίλου και κατ’ επέκταση όλου του υλικού.

Προσθήκη αργίλου

Η συνεκτική ικανότητα του πηλού αυξάνεται με την προσθήκη αργίλου. Η άργιλος μπορεί να προστεθεί σε υγρό μείγμα αδύνατου πηλού με τη μορφή σκόνης αργίλου από κεραμοποιεία. Σε άλλες χώρες προσφέρεται στην αγορά μπεντονίτης, συσκευασμένος σε σάκους. Περιέχει 70 % μοντμοριλλονίτη, που παρουσιάζει υψηλές δυνάμεις συνοχής, ταυτόχρονα όμως διογκώνεται και συρρικνώνεται έντονα.

Προσθήκη ζωικών και ορυκτών υλών

Η συνοχή του αδύνατου πηλού ενισχύεται, όταν κριθεί σκόπιμο, με υλικά όπως: λευκό τυρί χωρίς λίπος, ούρα, ορός γάλακτος, κοπριά αγελάδας, λινέλαιο διπλού βρασμού και κόλλα καζεΐνης-ασβέστη.

ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΘΛΙΨΗ

Η αντοχή σε θλίψη του πηλού εξαρτάται από την κατανομή των κόκκων του (πυκνότητα), την επεξεργασία που έχει υποστεί το υλικό, την στατική ή δυναμική συμπίεση του υλικού κατά την κατασκευή, το ποσοστό και το είδος της αργίλου του και την περιεκτικότητά του σε νερό.

Σε χαμηλά κτήρια (μονώροφα ή διώροφα), η βελτίωση της θλιπτικής αντοχής δεν είναι πάντοτε αναγκαία. Είναι όμως αναγκαία πρόληψη για την αποτροπή της θραύσης των ακμών των δομικών στοιχείων, η οποία εκθέτει την κατασκευή σε επιταχυνόμενες φθορές.

Βελτιστοποίηση της κατανομής των κόκκων

Η μέγιστη πυκνότητα του υλικού συνεπάγεται τη μέγιστη θλιπτική του αντοχή. Επιτυγχάνεται όταν η άμμος και τα χαλίκια είναι έτσι κατανεμημένα, ώστε ο όγκος τους να μειώνεται στο ελάχιστο, τα μεταξύ τους κενά να είναι εντελώς συμπληρωμένα από ιλύ και άργιλο και το ποσοστό των πόρων του πηλού να ελαχιστοποιείται.

Επεξεργασία της πρώτης ύλης

Ο στόχος της επεξεργασίας της πρώτης ύλης (πάτημα, ζύμωμα, συμπύκνωση κ.ά.) είναι η αναδιάταξη της θέσης των πετάλων της αργίλου μέσα στη μάζα του πηλού, που αυξάνει την πυκνότητά και τη συνοχή του.

Προσθήκη ορυκτών υλών

Η βελτίωση της αντοχής σε θλίψη αδύνατων πηλών μπορεί να επιτευχτεί με την προσθήκη αργίλου, τσιμέντου ή ασβέστη.

Άργιλος Η προσθήκη αργίλου αυξάνει τη θλιπτική αντοχή, καθώς αυξάνει μέσα στη μάζα του πηλού το πλήθος των αργιλικών πετάλων, άρα τις δυνάμεις συνοχής του. Ο μπεντονίτης είναι πολύ πιο αποτελεσματικός από τον καολινίτη.

Τσιμέντο, ασβέστης. Το τσιμέντο και ο ασβέστης δρουν, ως σταθεροποιητές, με εντελώς διαφορετικούς μηχανισμούς μέσα στη μάζα του πηλού.  Ορισμένες πρώτες οδηγίες για τη χρήση τους είναι:

• Όσο παχύτερος είναι ο πηλός τόσο μεγαλύτερες μπορούν να είναι οι ποσότητες τσιμέντου και ασβέστη που προστίθενται.
• Στους αδύνατους πηλούς το ποσοστό του τσιμέντου και του ασβέστη δεν πρέπει να ξεπερνά το 5 %, διαφορετικά καταστρέφεται η συνοχή της αργίλου.
• Η σταθεροποίηση με τσιμέντο είναι άμεση. Η κατασκευή πρέπει να γίνει αμέσως μετά την ανάμειξη.
• Η σταθεροποίηση με ασβέστη έχει άμεσα αποτελέσματα, όμως η διαδικασία βελτιώνεται και ολοκληρώνεται στη διάρκεια των επόμενων εβδομάδων. Γιαυτό το στέγνωμα του πηλού πρέπει να γίνεται με πολύ αργό ρυθμό.
• Ο πηλός με μεγάλο ποσοστό καολινίτη ενισχύεται με τσιμέντο.
• Ο πηλός με μεγάλο ποσοστό μοντμοριλλονίτη ενισχύεται με τσιμέντο και ασβέστη σε ποσοστό 1 : 2.

Άλλα υλικά. Οι πουζολάνες μπορούν να αντικαταστήσουν ένα μέρος του ασβέστη, βελτιώνοντας πρόσθετα τη θλιπτική αντοχή του πηλού. Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα υλικά, όπως κονιορτοποιημένοι τόφφοι (Trass) ή κεραμίδια.

Προσθήκη οργανικών υλών

Η αντοχή του καολινίτη σε θλίψη, όπως και σε κάμψη, βελτιώνεται, κατά τον Weiss (1963), σημαντικά με την προσθήκη ουρίας και οξικού αμμωνίου.

Η προσθήκη φυτικών ινών και τρίχας δεν ενισχύει πάντα την αντοχή σε θλίψη του πηλού. Μόνο όταν είναι πολύ λεπτές βελτιώνουν την αντοχή σε κάμψη και σε θλίψη. Η προσθήκη άχυρου έχει όμως το αντίστροφο αποτέλεσμα.

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΤΡΙΒΗ

Η αντοχή στην τριβή της επιφάνειας των δομικών στοιχείων πηλού ενισχύεται με τις ίδιες μεθόδους και τα ίδια υλικά, με τα οποία επιτυγχάνεται και η αδιαβροχοποίησή τους.

Η επάλειψη των επιφανειών παίζει τον σημαντικότερο ρόλο και πρέπει να ανανεώνεται συχνά. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται πρέπει να διεισδύουν όσο βαθύτερα είναι δυνατόν στον πηλό, χωρίς όμως να κλείνουν τους πόρους του.