Πηγή Εικόνας: ΑΠΕ-ΜΠΕΕρευνητές του ETH Ζυρίχης χρησιμοποιούν μετεωρολογικά δεδομένα για να δείξουν πώς η υγρασία επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του οπλισμένου σκυροδέματος καθώς, όπως διαπιστώνουν, το ίδιο σκυρόδεμα μπορεί να έχει εξαιρετικά διαφορετική διάρκεια ζωής ανάλογα με το κλίμα, παρόλο που, σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα, οι τοποθεσίες που μελετήθηκαν ταξινομούνται με τον ίδιο τρόπο.
Η προσέγγιση αυτή αξιολογεί τη διάρκεια ζωής με πιο ρεαλιστικό τρόπο και, ως εκ τούτου, θα μπορούσε να προωθήσει την ευρύτερη χρήση σκυροδέματος χαμηλών εκπομπών άνθρακα στον κατασκευαστικό τομέα.
Στον σύγχρονο κόσμο είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη δόμηση χωρίς σκυρόδεμα. Ο κατασκευαστικός τομέας παγκοσμίως χρησιμοποιει τεράστιες ποσότητες, ενώ η παραγωγή τσιμέντου – του κύριου συστατικού του – εκπέμπει μεγάλες ποσότητες CO₂. Επομένως, τα τσιμέντα χαμηλών εκπομπών άνθρακα αποτελούν βασικό παράγοντα για πιο φιλικές προς το κλίμα κατασκευές.
Ωστόσο, το πιο φιλικό στο περιβάλλον σκυρόδεμα συχνά ανθρακώνεται ταχύτερα από το συμβατικό καθώς το CO₂ από τον αέρα διεισδύει και αλλοιώνει τη χημική του σύνθεση. Ως αποτέλεσμα, ο χάλυβας στο εσωτερικό του, ο οποίος συμβάλλει σημαντικά στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής, μπορεί να αρχίσει να σκουριάζει.
Για τον λόγο αυτό, τα σημερινά πρότυπα δόμησης στοχεύουν στην προστασία του χάλυβα από τη διάβρωση για όσο το δυνατόν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Η προσέγγιση αυτή όμως θέτει τους σύγχρονους, φιλικούς προς το περιβάλλον τύπους σκυροδέματος σε μειονεκτική θέση σε σύγκριση με το παραδοσιακό σκυρόδεμα, γεγονός που εμποδίζει την υιοθέτησή τους στην πράξη.
Η νέα μέθοδος που ανέπτυξαν ερευνητές του ETH Ζυρίχης επιτρέπει την πρόβλεψη της διάρκειας ζωής του οπλισμένου σκυροδέματος με βάση τις καιρικές συνθήκες. Αυτό θα μπορούσε να δώσει τη δυνατότητα στους μηχανικούς να χρησιμοποιούν ευρύτερα το σκυρόδεμα χαμηλών εκπομπών άνθρακα, χωρίς να δημιουργούν προβλήματα συντήρησης στο μέλλον.
Οι ερευνητές θεωρούν ότι η τρέχουσα προσέγγιση που υιοθετούν τα πρότυπα είναι υπερβολικά περιοριστική: σύμφωνα με την Cristhiana Albert του Ινστιτούτου Οικοδομικών Υλικών του ETH Ζυρίχης, αυτό που έχει πραγματικά σημασία είναι το πόσο γρήγορα ο χάλυβας σκουριάζει στη συνέχεια.
Η υγρασία, ειδικότερα, καθορίζει το πόσο γρήγορα σκουριάζει ο χάλυβας στο σκυρόδεμα. Αν το σκυρόδεμα είναι υγρό, αυτή η διαδικασία μπορεί να εξελιχθεί έως και εκατό φορές ταχύτερα από ό,τι όταν είναι ξηρό. Οι ερευνητές εξέτασαν τρία μίγματα σκυροδέματος σε τέσσερις τοποθεσίες με διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες: Ζυρίχη, Μπέργκεν (Νορβηγία), Μανάους (Βραζιλία) και Χουαϊλάι (Κίνα). Εισήγαγαν λεπτομερή μετεωρολογικά δεδομένα σε ένα μοντέλο που προσομοιώνει τις διακυμάνσεις των επιπέδων υγρασίας στο εσωτερικό του σκυροδέματος με την πάροδο του χρόνου, δείχνοντας έτσι πόσο γρήγορα σκουριάζει ο χάλυβας στο εσωτερικό του.
Όπως αναφέρεται σε σχετική ανακοίνωση του ETH Ζυρίχης, ένα από τα ευρήματα ήταν ιδιαίτερα εκπληκτικό και δείχνει ότι το κλίμα παίζει πολύ μεγαλύτερο ρόλο από ό,τι αναμενόταν καθώς το ίδιο σκυρόδεμα μπορεί να συμπεριφέρεται εντελώς διαφορετικά σε διαφορετικό κλίμα. Παρ’ όλα αυτά, τα ισχύοντα ευρωπαϊκά πρότυπα κατατάσσουν και τις τέσσερις τοποθεσίες στην ίδια κατηγορία, «εναλλασσόμενη υγρασία και ξηρασία».
Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές τόσο στο Μπέργκεν όσο και στο Μανάους, όπου τα επίπεδα βροχόπτωσης κυμαίνονται γύρω στα 2.500 χιλιοστά ετησίως. Ωστόσο, οι υπολογισμοί δείχνουν ότι ο χάλυβας διαβρώνεται με διαφορετικούς ρυθμούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σκυρόδεμα απορροφά γρήγορα το νερό, αλλά στεγνώνει αργά. Ο βασικός παράγοντας, επομένως, είναι το μοτίβο εναλλαγής υγρών και ξηρών περιόδων.
Οι υπολογισμοί του μοντέλου δείχνουν επίσης ότι ορισμένοι τύποι σκυροδέματος χαμηλών εκπομπών άνθρακα που εξετάστηκαν μπορούν να αντέξουν για 50 χρόνια ή και περισσότερο, ανάλογα με την τοποθεσία, αλλά ενδέχεται να υποστούν ζημιά νωρίτερα υπό διαφορετικές συνθήκες. Η ετήσια βροχόπτωση ή η μέση υγρασία από μόνες τους δεν παρέχουν επαρκή πληροφορία σχετικά με το βαθμό διάβρωσης του χάλυβα στο σκυρόδεμα.
Τα αποτελέσματα δεν σημαίνουν ότι το σκυρόδεμα χαμηλών εκπομπών άνθρακα είναι, κατά κανόνα, λιγότερο ανθεκτικό ή ακόμη και επικίνδυνο. Όσον αφορά την αντοχή, το σκυρόδεμα αυτό μπορεί να είναι ισάξιο με το συμβατικό σκυρόδεμα. Το κρίσιμο ερώτημα είναι μάλλον πώς συμπεριφέρεται στο πέρασμα των δεκαετιών. Μπορεί να χάσει τη φυσική προστατευτική του δράση επί του χάλυβα πιο γρήγορα, αλλά εάν το σκυρόδεμα δεν είναι συνεχώς υγρό, ο χάλυβας θα σκουριάσει μόνο πολύ αργά σε ένα μεγάλο χρονικό διάστημα.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αντί να χρησιμοποιείται παντού το ίδιο σκυρόδεμα, στο μέλλον θα πρέπει να λαμβάνεται περισσότερο υπόψη η τοποθεσία ενός κτιρίου και οι κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής. Δεν θα υπάρχει πλέον μια ενιαία λύση που να λειτουργεί εξίσου καλά παντού. Σε ιδιαίτερα υγρές περιοχές, για παράδειγμα, ενδέχεται να απαιτηθούν πρόσθετα μέτρα για τη μείωση της εισροής νερού.
Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην υπέρβαση ενός εμποδίου για τη χρήση δομικών υλικών με χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα.
Πολλές από τις σημερινές μεθόδους δοκιμών αναπτύχθηκαν για τα συμβατικά τσιμέντα και, όλο και περισσότερο, δεν λαμβάνουν υπόψη τις συγκεκριμένες ιδιότητες των φιλικών προς το περιβάλλον τύπων σκυροδέματος. Ως αποτέλεσμα, τα ισχύοντα πρότυπα μπορούν να αποτελέσουν εμπόδιο για νέα και πιο φιλικά προς το περιβάλλον υλικά.
Η προσέγγιση που αναπτύχθηκε δεν είναι ακόμη κατάλληλη για χρήση στην πράξη: οι υπολογισμοί είναι πολύπλοκοι και πρέπει να δοκιμαστούν περαιτέρω σε πραγματικές κατασκευές.
Μακροπρόθεσμα, οι ερευνητές στοχεύουν στην ανάπτυξη μιας απλούστερης μεθόδου για την ταχύτερη αξιολόγηση νέων τύπων σκυροδέματος, χωρίς να χρειάζεται να περιμένουν δεκαετίες για να συγκεντρωθεί εμπειρία από πραγματικές κατασκευές.
Αυτό είναι επίσης σημαντικό στο πλαίσιο της κλιματικής αλλαγής: εάν αλλάξουν η συχνότητα και η διάρκεια των βροχερών και ξηρών περιόδων, ενδέχεται να αλλάξει και ο ρυθμός με τον οποίο ο χάλυβας σκουριάζει μέσα στο σκυρόδεμα. Στο μέλλον, μια τέτοια «κλιματική δοκιμή» θα μπορούσε να αποκαλύψει ποιος τύπος σκυροδέματος χαμηλών εκπομπών άνθρακα είναι ο καταλληλότερος για κάθε τοποθεσία σε βάθος χρόνου.
