Η σκοπιμότητα του σχεδίου για την αξιοποίηση της Ελληνικής Ιπτάμενης τέφρας

1. ΤΕΕ –ΤΜΗΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ 3η ΗΜΕΡΙΔΑ «Σχέδιο Εθνικών Προδιαγραφών για την αξιοποίηση Τέφρας Υψηλής Περιεκτικότητας σε ασβέστιο» Η σκοπιμότητα του σχεδίου για την αξιοποίηση της Ελληνικής Ιπτάμενης τέφρας Ι. Παπαγιάννη, Καθηγήτρια Α.Π.Θ.

2. Εισαγωγή - Ιστορικό Οι ιπτάμενες τέφρες (ΙΤ), είναι παραπροϊόντα που συγκρατούνται στα φίλτρα των Ατμοηλεκτρικών Σταθμών Παραγωγής Ενέργειας, διακρίνονται ανάλογα με τη σύστασή τους σε πυριτικές (με πουζολανικές ιδιότητες-low calcium fly ash) και ασβεστοπυριτικές ή ασβεστούχες (πλούσιες σε ασβέστιο – high fly ash or calcerous fly ash) με πουζολανικές ή/και υδραυλικές ιδιότητες.

6. Οφέλη από τη χρήση ΙΤ στο δομικό τομέα Οικονομικά - Από τη μερική αντικατάσταση του clinker του τσιμέντου με Ιτ, συνήθως (20-60%) είτε στην παραγωγή τσιμέντου είτε στη μπετονιέρα, έχουμε ενεργειακό και οικονομικό όφελος. Τεχνικά - Η προσθήκη ΙΤ στο τσιμέντο ή στο σκυρ/μα ενισχύει την ανθεκτικότητα των σκυρ/των στο χρόνο γιατί: • Δεσμεύουν το Ca(OH)2που εκλύεται κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου • Ενισχύουν την ενδοεπιφανειακή ζώνη λόγω της πουζολανικής δράσης. • Μειώνουν το πορώδες • Σκυρόδεμα με ΙΤ ενδείκνυται για κατασκευές μέσα στη θάλασσα

7. Οφέλη από τη χρήση ΙΤ στο δομικό τομέα Τεχνικά • Η προσθήκη ΙΤ στο στο σκυρ/μα περιορίζει την τάση για ρηγμάτωση που οφείλεται στη θερμότητα ενυδάτωσης που εκλύεται κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου Portland. Γι’ αυτό η ΙΤ ενδείκνυται για μαζικές κατασκευές μεγάλου όγκου. • Βελτιώνει ειδικά χαρακτηριστικά του σκυρ/τος σε νωπή ή σκληρυμένη κατάσταση. • Δεν αναπτύσσει το σκυρ/μα με σημαντικό ποσοστό ΙΤ πρώιμες αντοχές (1, 3, 7 ημερών) με τον ίδιο ρυθμό που αναπτύσσει το τσιμέντο με καθαρό τσιμέντο Portland λόγω αργού ρυθμού σκλήρυνσης.

8. Οφέλη από τη χρήση ΙΤ στο δομικό τομέα Οικολογικά • Από τη χρήση των ΙΤ στο τσιμέντο ή στο σκυρ/μα σε αντικατάσταση clinker προκύπτει μείωση της εκλυόμενης ποσότητας CO2 στο περιβάλλον, που παράγεται κατά την παραγωγή του clinker. (η παραγωγή τσιμέντου (1,5δισεκ. ton/έτος) εκτιμάται ότι ευθύνεται για το 7% του συνολικού εκλυόμενου στην ατμόσφαιρα CO2). • Η τσιμεντοβιομηχανία και η βιομηχανία σκυρ/τος και προϊόντων αποτελεί το ιδανικότερο όχημα για την απορρόφηση μεγάλων ποσοτήτων των παραπροϊόντων αυτών. Με τον τρόπο αυτό δεσμεύονται όλα τα επιβλαβή συστατικά (π.χ. βαρέα μέταλλα) μέσα στα προϊόντα ενυδάτωσης του σκυρ/τος.

9. Παραγωγή Ιπτάμενων Τεφρών στην Ευρώπη (ΕΝ 15) (στοιχεία από ECOBA http://www.com/ceps/product.html Κατανάλωση: 37.144 Million tones 18,2 million tones (2001) Παραγωγή Ελληνικής Ιπτάμενης Τέφρας (στοιχεία από ΑΗΣ ΔΕΗ) Παραγωγή:~12 million tones (2003) Κατανάλωση: ~1 million tones (από την τσιμεντοβιομηχανία)

10. Ιπτάμενες Τέφρες και Κανονισμοί Οι Ελληνικές ιπτάμενες τέφρες ανήκουν στην κατηγορία των ασβεστοπυριτικών και πλούσιων σε άσβεστο τεφρών. Η καταλληλότητα των πυριτικών ιπτάμενων τεφρών για τη χρήση τους στο σκυρ/μα προσδιορίζεται σήμερα από το πλαίσιο του ΕΝ 206-1 και 2, από το Ευρωπαϊκό πρότυπ ΕΝ450-1 και 2 (2000). Για τις ασβεστούχες τέφρες δεν υπάρχει Ευρωπαϊκό πρότυπο και η δυνατότητα χρησιμοποίησης τους μπορεί να διασφαλισθεί μόνο βάσει εθνικού σχετικού κανονισμού που θα προσαρμόζεται / εντάσσεται στο ΕΝ 206.

11. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των Ελληνικών ΙΤ, λόγω των οποίων δεν εμπίπτουν στον υπάρχοντα Ευρωπαϊκό κανονισμό; • Η ανομοιογένεια ή οι διακυμάνσεις στη σύσταση που οφείλονται στην ποιότητα του λιγνίτη τροφοδοσίας και στις συνθήκες και διαδικασίες καύσης του. • Η σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο. Η περιεκτικότητα σε CaO της ΙΤ Πτολεμαϊδας είναι πάνω από 20%, ενώ της Μεγαλόπολης γύρω στο 10-15%. • Η κατά περιόδους υψηλή περιεκτικότητα σε θειϊκά πάνω από τα επιτρεπόμενα όρια των υπαρχόντων κανονισμών για υλικά που προστίθενται στο τσιμέντο/σκυρόδεμα. • Η λεπτότητα των ΙΤ κυμαίνεται μεταξύ 45-55% συγκρατούμενο ποσοστό στο κόσκινο 45μm.

12. Η σκοπιμότητα της σύστασης εθνικού πλαισίου κανονισμών ή διατάξεων για τη χρήση των ελληνικών ιπτάμενων τεφρών σε σκυρόδεμα και προϊόντα σκυρ/τος προκύπτει από τα παρακάτω δεδομένα: • Δεν υπάρχει αντίστοιχος κανονισμός αναφοράς για τη χρήση των ασβεστούχων τεφρών και έτσι δεν είναι αξιόπιστο υλικό για τον τεχνικό κόσμο. • Έχει συσσωρευτεί ερευνητική εμπειρία μισού αιώνα από τη χρήση των Ελληνικών τεφρών στο σκυρ/μα. Υπάρχει γνώση που δεν έχει αξιοποιηθεί. • Εδώ και είκοσι χρόνια οι ΙΤ προστίθενται κατά την τελική άλεση στο τσιμέντο Portland για την παραγωγή blended type τσιμέντων. Η προσθήκη αυτή προβλεπόταν με το ΠΔ του 1980 που αναφερόταν στο τσιμέντο και βεβαίως προβλέπεται από το πρότυπο ΕΝ197, το οποίο από τις αρχές του 2002 ισχύει στην Ελλάδα.

13. Έχει κατασκευαστεί και λειτουργεί εδώ και μία επταετία το Φράγμα της Πλατανόβρυσης με κυλινδρούμενο σκυρ/μα (RCC) στο οποίο η συνδετική κονία αποτελούνταν από 80% κατεργασμένη ιπτάμενη τέφρα Πτολεμαϊδας και 20% Portland I45. • Έχουν γίνει πολλές επιτυχείς πιλοτικές εφαρμογές όπως κατασκευή οδοστρωμάτων και προκατασκευασμένων προϊόντων σκυρ/τος. • Υπάρχει (από επένδυση που έγινε στη διάρκεια κατασκευής φράγματος Πλατανόβρυσης) υποδομή (συγκρότημα άλεσης και επεξεργασίας – εργαστήρια και σύστημα ελέγχου ποιότητας) για την παραγωγή αλεσμένων ιπτάμενων τεφρών που είναι δυνατόν να εμπίπτουν σε όρια (προδιαγραφές). • Υπάρχει Μελέτη Σκοπιμότητας – Βιωσιμότητας Επεξεργασίας Ιπτάμενης Τέφρας (Σεπτέμβριος 1998) ΑΝΚΟ, ΚΤΕΣΚ, ΙΝΤΕΛΕΚ ΜΕΛΕΤΗΤΙΚΗ Α.Ε.

14. Υπάρχει δεδηλωμένο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση της τέφρας στη δόμηση από χρήστες / κατασκευαστές δομικών έργων και προϊόντων σκυρ/τος. • Υπάρχει η συγκυρία της κατασκευής μεγάλων έργων υποδομής στην Ελλάδα (έργα οδοποιίας και παράλληλα έργα) στα επόμενα χρόνια. • Η χρήση των ιπτάμενων τεφρών στο δομικό τομέα κάτω από εθνικές προδιαγραφές αποφέρει οικονομία και ενισχύει την πολιτική περιβαλλοντικής μέριμνας που υπαγορεύεται από τις αρχές της αειφόρου και βιώσιμης ανάπτυξης (sustainable development).

15. Τι είναι το σχέδιο Προδιαγραφών για την Ελληνική ΙΤ. Με αυτό το σχέδιο κανονισμού προδιαγράφονται οι απαιτήσεις ή τα όρια που πρέπει να πληρούνται από τις ασβεστούχες ελληνικές τέφρες για τη χρήση τους ως ποζολανικά πρόσμικτα με υδραυλικές ιδιότητες τύπου ΙΙ (κατά ΕΝ 206-1, 2000) σε σκυρ/μα (χυτό ή προκατασκευασμένο) καθώς επίσης και σε κονιάματα και ενέματα σε συνεργασία με τσιμέντο Portland CEMI, σύμφωνα με ότι ορίζει το ΕΝ 206-1. Το ποσό προσθήκης ή αντικατάστασης του τσιμέντου Portland καθορίζεται βάσει των μεθόδων που προβλέπονται στο ΕΝ 206-1, ή βάσει της ειδικής προδιαγραφής που να έχει συνταχθεί μετά από πειραματική μελέτη και να έχει γίνει αποδεκτή από αρμόδιο φορέα αξιολόγησης. Σχετικά με τη διαδικασία παραγωγής, εφαρμογής, συντήρησης των σκυρ/των με ΙΤ ακολουθούνται οι κατά περίπτωση ισχύουσες προδιαγραφές. Καθορίζονται δύο τύποι ΙΤ (Ι-ακατέργαστης και ΙΙ-κατεργασμένης) και προτείνεται να εφαρμοσθεί για ένα χρονικό διάστημα σε άοπλα σκυρ/τα ώστε να εξοικειωθεί ο τεχνικός κόσμος με τη χρήση του υλικού.

16. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Ενδεικτικές εφαρμογές αναφέρονται: Τύπος Ι - Ακατέργαστη Σταθεροποίηση υπόβασης οδοποιίας Κατασκευή υποβάσεων και άκαμπτων οδοστρωμάτων Οδόστρωμα τύπου ΚΘΑ Σταθεροποιημένης βάσης πάχους 25cm Υλικά Kg Τέφρα ακατέργαστη 126 Τσιμέντο Ι45 54 Αμμοχάλικο Α3 1925 Νερό 86,3 Ρευστοποιητής 0,56

17. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος Ι - Ακατέργαστη Σταθεροποίηση / βελτίωση εδαφών θεμελιώσεων Στεγάνωση εδαφών

18. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος Ι - Ακατέργαστη Σταθεροποίηση πρανών

19. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Μαζικές κατασκευές (Τοίχοι αντιστήριξης, φράγματα μπλόκια)

20. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Μαζικές κατασκευές (Τοίχοι αντιστήριξης, φράγματα μπλόκια)

21. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Δύσκαμπτα οδοστρώματα, πίστες αεροδρομίων Υλικά Kg Τέφρα κατεργασμένη 203 Τσιμέντο Ι45 87 Νερό 118 Ρευστοποιητής 0,5-0,6 Άμμος ποταμού 643 Ρύζι ασβεστολιθικό (4-8mm) 255 Γαρμπίλι θραυστό (8-16mm) 273 Σκύρο θραυστό (16-31mm) 728

22. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Δύσκαμπτα οδοστρώματα, πίστες αεροδρομίων

23. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Διαχωριστικά δρόμων, New jersey, τριγωνικές τάφροι

24. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Διαχωριστικά δρόμων, New jersey, τριγωνικές τάφροι Υλικά Kg Τσιμέντο Ι45 175 Τέφρα κατεργασμένη 175 Άμμος 1100 Χονδρόκοκκα (4-8mm) 670 Νερό 210 Ρευστοποιητής 0,9lt/m3 Ανάπτυξη αντοχής επιτόπου 7 ημ 28ημ 18,2MPa 32.1MPa Απαιτούμενη αντοχή στις 28ημέρες: 25MPa

25. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Προϊόντα σκυρ/τος όπως: Τσιμεντοσωλήνες, στραγγιστήρια, κρασπεδόρειθρα, κυβόλιθοι, πλάκες πεζοδρομίου

26. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τύπος ΙΙ - Κατεργασμένη Εκτοξευόμενο σκυρ/μα για επισκευές και σταθεροποίηση σηράγγων

27. ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ Εθνικά έργα υποδομής υπό δημοπράτηση (από το ΥΠΕΧΩΔΕ) στα οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί τέφρα λόγω οικονομικών και τεχνικών οφελών. (Πηγή: ΤΕΧΝΙΚΑ Μηνιαία Τεχνική Επιστημονική και Οικονομική Έκδοση, Νοεμ. 2004) ΕΡΓΟ ΠΡΟΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ (εκ. €) Φράγμα Τριανταφυλλιάς (Φλώρινα)44.30 Οδικός άξονας Φλώρινας-Νικής32.20 Επέκταση διαδρόμου προσαπογείωσης245.00 στη θάλασσα του αεροδρομίου ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Θεσ/νίκης Έργο αποπεράτωσης Φράγματος Συκιάς (Αχελώος)175.00 Λιμένας Λαυρίου και συμπληρωματικά έργα προβλήτας9.50 Λιμάνι Βόλου (επέκταση κεντρικής προβλήτας)4.0 Λιμάνι Καβάλας31.50 Λιμένας Αλεξανδρούπολης23.00

28. ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ Εθνικά περιφερειακά Έργα Υπό τον τίτλο Ανακαίνιση, Ανάπτυξη χωριών και Προστασία Αγροτικής Κληρονομιάς», υπάρχει πληθώρα έργων που αφορούν διαμορφώσεις και πλακοστρώσεις πλατειών χωριών, στη Β. Ελλάδα. Επίσης στην κατηγορία κατασκευής περιφερειακών και τοπικών οδών υπάρχουν πολλά έργα σε κοντινούς με την Κοζάνη νομούς.

29. Στο ΒΑΛΚΑΝΙΚΟ ΧΩΡΟ όπου δραστηριοποιούνται Ελληνικές εταιρείες Βουλγαρία (πηγή: εφημερίδα «Η ΝΑΥΤΕΜΠΟΡΙΚΗ’, 27/12/04) ΕΡΓΟ ΠΡΟΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ (εκ. €) Ανακατασκευή και επέκταση αερολιμένα Σόφιας 210.0 Κατασκευή δεύτερης γέφυρας στο Δούναβη (Vivdin-Kalafat) 230.0 Ανασυγκρότηση και εκσυγχρονισμός παραποτάμιου 29.7 λιμένα πόλης Lorn Κατασκευή νέου κυματοθραύστη και τερματικού 130.0 σταθμού χύδην φορτίων στο λιμένα Bourgas Κατασκευή εγκαταστάσεων ελλιμενισμού 25.0 ποταμόπλοιων στο Rousse

30. Ποια είναι η αξιοποίηση της τέφρας στην Ευρώπη σήμερα;

31. Υπάρχουν πολλές εταιρείες που δραστηριοποιούνται στην εμπορία των Ιπταμένων Τεφρών

32. Συνοψίζοντας • Στη χώρα μας ο κατασκευαστικός τομέας αποτελεί τον πυλώνα της ελληνικής οικονομίας που αντιστοιχεί στο 25% του ΑΕΠ. • Ο κατασκευαστικός τομέας έχει να επιδείξει σημαντικά και πρωτοποριακά έργα και έχει ενσωματώσει όλες τις σύγχρονες τεχνολογικές επιτεύξεις. • Στο θέμα της αξιοποίησης των ΙΤ υπάρχει σαφώς καθυστέρηση ενώ κανείς σχετικός επιστήμονας δε μπορεί να αμφισβητήσει ότι η Ελληνική ΙΤ έχει τη δυνατότητα κάτω από ένα πλαίσιο κανονισμού να βρει εκτεταμένη εφαρμογή σε έργα υποδομής και μάλιστα διευρύνοντας την αγορά και κατανάλωση του σκυρ/τος σε εφαρμογές όπου η χρήση του σκυρ/τος ήταν αντιοικονομική ή ανταγωνιστική.

33. Συνοψίζοντας • Με την ενσωμάτωση της ΙΤ στην παραγωγή τσιμέντου και σκυρ/τος τα υλικά αυτά μετεξελίσσονται σε προϊόντα φιλικά στο περιβάλλον και χαμηλότερου κόστους. • Το ΤΕΕ-Δ.Μ. στρατεύοντας τον επιστημονικό κόσμο (από ερευνητικά κέντρα και από τσιμεντοβιομηχανία) έχει φτιάξει ένα σχέδιο Προδιαγραφών. Το πρώτο πλήρες και ολοκληρωμένο σχέδιο Προδιαγραφής για ασβεστούχες τέφρες στον Ευρωπαϊκό χώρο. απαιτείται, όμως και η πολιτική βούληση για την υποστήριξη της προσπάθειας αυτής η οποία αναμένεται να εκδηλωθεί.