Στην παρούσα διατριβή ελέγχθηκε η καταλληλότητα των υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων ως αδρανή υλικά υψηλής ποιότητας σε διάφορες κατασκευαστικές εφαρμογές. Ενώ παράλληλα πραγματοποιήθηκε συσχέτιση των φυσικομηχανικών παραμέτρων των πετρωμάτων με τα ορυκτολιγικά και δομικά χαρακτηριστικά τους. Επιπροσθέτως, ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην περιεκτικότητα των υπο εξέταση αδρανών υλικών σε αμιαντικά ορυκτά, καθώς αυτή πρέπει να διερευνάται προ της χρήσης τους ως αδρανή υλικά. Ομοίως, επιβλαβή συστατικά, τα οποία και εξετάστηκαν, αποτελούν και οι ενώσεις του Cr και του Ni που απαντώνται σε μεγάλο βαθμό στους υπερβασικούς λιθότυπους. / -

Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη ανισότροπου μη γραμμικού καταστατικού μοντέλου υλικού, που περιλαμβάνει την πρόβλεψη της έναρξης και προοδευτικής διάδοσης της βλάβης, για την προσομοίωση της μηχανικής συμπεριφοράς πολύστρωτων διατάξεων από ινώδη σύνθετα υλικά υπό κυκλική φόρτιση. Το καταστατικό μοντέλο χρησιμοποιεί ως δεδομένα εισόδου τη μηχανική συμπεριφορά της στρώσης υπό κυκλική εντατική κατάσταση σταθερού εύρους και προβλέπει τη διάρκεια ζωής και την εναπομένουσα δυσκαμψία και στατική αντοχή οποιασδήποτε πολύστρωτης διάταξης υπό πολυαξονική κυκλική φόρτιση μεταβλητού εύρους. Στο πλαίσιο της εργασίας διεξήχθησαν πειράματα για την ανάπτυξη καταστατικών μοντέλων που περιγράφουν την μηχανική συμπεριφορά της στρώσης υπό κυκλική φόρτιση, στις κύριες διευθύνσεις της, επεξεργάστηκαν πειραματικά δεδομένα, παρήχθησαν τα καταστατικά μοντέλα και αναπτύχθηκε κώδικας για την προσομοίωση. Τα μοντέλα της μηχανικής συμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική εντατική κατάσταση παρουσιάστηκαν λεπτομερώς, όπως προέκυψαν από την επεξεργασία δεδομένων από 304 πειράματα, στατικά και κοπωτικά. Εισήχθησαν νέα καταστατικά μοντέλα για την αναπαράσταση της μηχανικής συμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική φόρτιση, για τις ιδιότητες που δεν υπήρχαν διαθέσιμα ή που τα διαθέσιμα κρίθηκαν μη ικανοποιητικά. Η μέθοδος είχε δύο εφαρμογές. Στην μία θεωρήθηκε ομογενές εντατικό πεδίο και ο υπολογισμός της εντατικής κατάστασης έγινε με τις υποθέσεις της κλασικής θεωρίας πολύστρωτων πλακών. Η άλλη ήταν σε εμπορικό κώδικα πεπερασμένων στοιχείων. Διεξήχθη εκτενής ποιοτική ανάλυση ευαισθησίας της μεθόδου για να διαπιστωθεί ποιοί παράγοντες επηρεάζουν περισσότερο τα αποτελέσματα. Η εγκυρότητα της μεθόδου επιβεβαιώθηκε από ιδιαίτερα εκτενή σύγκριση των προβλέψεων και των δύο εφαρμογών της με πειραματικά δεδομένα: 785 πειράματα διαφόρων πολύστρωτων διατάξεων υπό διάφορες συνθήκες φόρτισης. / An anisotropic non-linear constitutive model implementing progressive damage concepts to predict the residual strength/stiffness and life of composite laminates subjected to multi-axial variable amplitude cyclic loading, FADAS, was presented. The in-plane mechanical behaviour in the principal directions of the uni-directional ply under cyclic loading was also comprehensively presented and implemented in the constitutive model. Stiffness degradation and static or fatigue strength of any multi-directional stacking sequence can be predicted. Two implementations of the method were developed. In the first, homogenous stress field was considered and the cyclic load sequence was simulated cycle by cycle. The second was in a commercial FE code. Strength and stiffness degradation were modelled using simple and cost-effective schemes, while the failure criterion of Puck along with post-failure behaviour of the material, were implemented. An extensive qualitative sensitivity analysis was performed to determine the factors affecting more the simulation results. The method was exhaustively validated by almost entirely reclaiming a huge experimental database, consisting of various laminates under various loading conditions.

Πειραματική διεκπεραίωση 24 υποστυλωμάτων ορθογωνικής διατομής με μεγάλο λόγο πλευρών 3:1 και 4:1, κατασκευασμένα υπό κλίμακα, ενισχυμένα με ινοπλισμένα πολυμερή άνθρακα και εφαρμογή σχετικών προσομοιωμάτων υπάρχουσας βιβλιογραφίας. / Experimental procedure of 24 large-scale column specimens 3:1 and 4:1 reinforced with carbon fiber polymers CFRP and comparison of the test results with those calculated from the existing models of large-scale columns.

Η εργασία αυτή έχει ως αντικείμενο τη διερεύνηση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών με σκοπό την αναζήτηση βραχωδών υλικών ,έπειτα τα από εργαστηριακές δοκιμές ,για ταξινόμησή τους και καταλληλόλητας τους ή μη, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή υλικά για διάφορες χρήσεις / This work is intended to investigate the geotechnical conditions in pursuit of rocky material, after laboratory tests for classification and Suitability or not, so they can be used as aggregates for various uses.

Η αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων όπως και η έλλειψη ορυκτών καυσίμων καθιστούν αναγκαία τη χρήση εναλλακτικών πηγών ενέγειας. Τα μικροφύκη αποτελούν μία από τις πλέον υποσχόμενες εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Το στάδιο της συλλογής της βιομάζας από τις καλλιέργειες μικροφυκών είναι το πιο περίπλοκο και αυτό με το πιο υψηλό κόστος, το οποίο αναφέρεται ότι αποτελεί έως και το 20-30% του συνολικού κόστους παραγωγής βιομάζας. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος που εστιάστηκε η συγκεκριμένη εργασία στο κομμάτι της συλλογής με την χρήση κροκιδωτικών και μαγνητικών υλικών για την καθίζηση της βιομάζας, προκειμένου αυτή να συλεχθεί και να επεξεργασθεί περαιτέρω. Στη παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε καλλιέργεια δύο ειδών μικροφυκών σε εργαστηριακής κλίμακας αντιδραστήρες. Συγκεκριμένα εξετάστηκε ένα φύκος του γλυκού νερού, Scenedesmus rubescens και ένα φύκος αλμυρού νερού, Dunaliella tertiolecta και στη συνέχεια, με τις καλλιέργειες των δύο φυκών πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την συλλογή τους. Από τις εργαστηριακές μετρήσεις που διεξάχθηκαν προσδιορίστηκαν οι εξής παράγοντες: τα αιωρούμενα και πτητικά αιωρούμενα στερεά, η οπτική πυκνότητα και η θολερότητα των καλλιεργειών, η χλωροφύλλη, το pH, τα ανιόντα όπως και η περιεκτικότητα των φυκών σε λιπίδια. Όλα τα πειράματα διεξήχθηκαν υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Επίσης σε τακτά χρονικά διαστήματα έγινε μικροσκοπική εξέταση σε οπτικό μικροσκόπιο και ηλεκτονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Εν συνεχεία, χρησιμοποιήθηκαν οι καλλιέργειες για να πραγματοποιηθούν πειράματα συλλογής της βιομάζας με τη χρήση κοινών κροκιδωτικών (άλατα Fe3+ και Al3+) και μαγνητικών μικροσωματιδίων. Συγκεκριμένα έγιναν 27 πειράματα jar-test και 24 πειράματα με τη χρήση μαγνητικών υλικών. Στο κεφάλαιο 1 και 2 γίνεται αναφορά στα μικροφύκη και τις μεθόδους των διεργασιών συλλογής αυτών, καθώς και στα βιοκαύσιμα. Στη συνέχεια, στο 3ο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των πειραματικών διατάξεων, των εργαστηριακών μετρήσεων και σκοπτική περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα των εργαστηριακών και των πειραματικών μετρήσεων. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων της παρούσης εργασίας με αποτελέσματα που έχουν ευρεθεί σε άλλες παρόμοιες μελέτες στη βιβλιογραφία. Τέλος, στο 6ο κεφάλαιο, ακολουθούν τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας εργασίας. Απο τη μελέτη που πραγματοποιήθηκε συμπαιρένεται οτι η χρήση κροκιδωτικών και μαγνητικών υλικών είναι κατάλληλες και αποδοτικές για τη συλλογή βιομάζας των μικροφυκών, vi με ποσοστό αφαίρεσης της βιομάζας έως και 95%. Σε αντίθεση με τη μέθοδο της καθίζησης, στην οποία το ποσοστό αφαίρεσης εξαρτάται κυρίως απο το είδος και τη μορφολογία του κάθε μικροφύκους. / --

Η παρούσα Διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη γεωλογική και πετρογραφική μελέτη των ασβεστολιθικών πετρωμάτων της Ανατολικής Καβάλας. Σκοπός είναι η απόκτηση νέων πληροφοριών για καλύτερη εκτίμηση και χρήση αυτών των ασβεστολιθικών πετρωμάτων ως αδρανή υλικά σε κατασκευαστικές αλλά και περιβαλλοντικές εφαρμογές. / This thesis focuses on geological and petrographic study of the limestone rocks of eastern Kavala. The aim is to gain new information to better assess and use these calcareous rocks as aggregates in construction and environmental applications.

Η συγκεκριμένη εργασία επικεντρώνεται στην εκτίμηση της καταλληλότητας κάποιων μαγματικών πετρωμάτων ως αδρανή υλικά για συγκεκριμένες χρήσεις και κυρίως για την κατασκευή βάσεων – υποβάσεων σε έργα οδοποιίας. Η έρευνα αφορούσε διαβασικά και δακιτικά πετρώματα από γεωϋλικά της περιοχής Μεθάνων καθώς και από την περιοχή Αγίων Θεοδώρων. Στα δείγματα αυτά αξιολογήθηκε η καταλληλότητά τους με βάση τα αποτελέσματα ποιοτικού ελέγχου που περιλάμβανε όλες τις σχετικές εργαστηριακές δοκιμές και απαιτήσεις που ορίζονται στα αντίστοιχα Ευρωπαϊκά Πρότυπα (ΕΝ), συγκεκριμένα:  Γεωμετρικές ιδιότητες (κοκκομετρική ανάλυση, δείκτης πλακοειδούς και ισοδύναμο άμμου)  Φυσικές ιδιότητες (φαινόμενη πυκνότητα και υγρασία απορρόφησης)  Μηχανικές ιδιότητες (δείκτης Micro-Deval, δείκτης LAΑV, δείκτης AIV)  Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού Από τα αποτελέσματα της εργαστηριακής έρευνας διαπιστώνεται ότι τα συγκεκριμένα μαγματικά πετρώματα κρίνονται γενικά σαν «ακατάλληλα» για την κατασκευή βάσεων αλλά και υποβάσεων για οδοποιία, σύμφωνα με τις Ελληνικές και διεθνείς απαιτήσεις ποιότητας. Αυτό οφείλεται κυρίως στις αυξημένες τιμές του δείκτη LAAV που εκφράζει την αντοχή του γεωϋλικού σε μηχανική φθορά και κρούση. Εξαίρεση αποτελεί δείγμα από συγκεκριμένη θέση που χαρακτηρίζεται σαν «υψηλής ποιότητας». Επιπρόσθετα, από τις συσχετίσεις που δοκιμάστηκαν μεταξύ των επιμέρους ιδιοτήτων των γεωϋλικών διατυπώνονται εμπειρικές σχέσεις τόσο μεταξύ των μηχανικών όσο και των γεωμετρικών ιδιοτήτων. / This thesis focuses on the evaluation of the suitability of specific igneous rocks used as aggregates for uses as bases and subbases in road construction. Our research was carried out on diabasic and dacitic rocks obtained from the areas of Methana and Saint Theodore. The quality control of the tested samples were conducted under the specific guidelines of EN <European Standards>, while the procedure was refered to estimation of the following parameters:  Geometrical properties (grain size analysis, flakiness index and sand equivalent)  Physical properties (apparent density and water absorption)  Mechanical properties (Micro - Deval index, LAAV index, AIV index)  Rock material strength parameters. The laboratory testing results led to the conclusion that the samples of the geomaterial examined can be classified as "not suitable" as bases and subbases in road construction according to Greek and international specifications. The high values of the LAAV index which represent the strength of geomaterials in mechanical corrosion and crush mainly contribute to the low quality of the geomaterials. The only exception was a sample from a specific area that characterized as "high quality". Furthermore, correlations between the properties of the geomaterials were evaluated and empirical equations regarding the mechanical as well as the geometrical properties of the geomaterials were established.

Αρκετές φορές υπήρξαν επιστημονικές ανακαλύψεις που περίμεναν την δημιουργία νέων ή την βελτίωση γνωστών υλικών, προτού βρούν εφαρμογή. Σε άλλες περιπτώσεις πάλι, καινοτομίες στην τεχνολογία των υλικών υπήρξαν το κίνητρο για την ανάπτυξη νέων εφαρμογών και εφευρέσεων. Είναι πράγματι εντυπωσιακό το πόσα από τα σύγχρονα τεχνολογικά επιτεύγματα οφείλουν την ύπαρξή τους στην, τυχαία πολλές φορές, ανακάλυψη ενός πρωτοποριακού υλικού, μιας νέας μεθόδου επεξεργασίας, ή άγνωστων ιδιοτήτων σε γνώριμα υλικά. Σήμερα ο τομέας των υλικών αποτελεί ανεξάρτητο πεδίο επιστημονικής έρευνας με έντονη δραστηριότητα. Παράλληλα επιτελείται σημαντικό έργο με στόχο την αξιοποίηση από την τεχνολογία, των ερευνητικών αποτελεσμάτων της επιστήμης των υλικών. Μία άποψη της δραστηριότητας αυτής είναι η εισαγωγή σε πειραματικό επίπεδο, νέων υλικών σε γνωστές εφαρμογές. Αν και αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα, ωστόσο η υιοθέτηση ενός υλικού από την βιομηχανία με την είσοδό του στην παραγωγή, εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Ένας από τους πιο καθοριστικούς, ειδικά όσο αφορά εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας, είναι η δυνατότητα προσαρμογής των διαδικασιών σχεδιασμού στις συνθήκες που διαμορφώνονται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς του υλικού, σε συνδυασμό με τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Σε αυτό το γενικό πλαίσιο εντάσεται η παρούσα εργασία, η οποία έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη μεθοδολογίας σχεδιασμού, κατάλληλης για εφαρμογή σε στοιχεία από Σύνθετα Κεραμικά Υλικά Συνεχών Ινών (Continuous Fiber Ceramic Composites – CFCC’s) καταπονούμενα από θερμομηχανικά φορτία. Τα ΣΚΥ Συνεχών Ινών αποτελούν εξελιγμένη μορφή των Προηγμένων Κεραμικών Υλικών, τα οποία είναι ίσως τα πλέον ανθεκτικά υλικά σε περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών που έχουν αναπτυχθεί έως σήμερα. Τα ΣΚΥ είναι αντικείμενο συνεχούς έρευνας και ανάπτυξης και αναμένεται να επιφέρουν σημαντική πρόοδο σε πολλούς τομείς. Μία από τις πολλές εφαρμογές για τις οποίες θεωρούνται ελκυστικά, είναι οι στροβιλοκινητήρες αεροχημάτων και οι στροβιλομηχανές παραγωγής ενέργειας. Η αντικατάσταση των μεταλλικών κραμμάτων από ΣΚΥ στα «θερμά» μέρη των στροβιλομηχανών εκτιμάται ότι είναι δυνατό να επιφέρει αύξηση του βαθμού απόδοσης έως και 20% με ταυτόχρονη μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων. Στην περιοχή αυτή εστιάζεται η παρουσίαση της προτεινόμενης μεθοδολογίας και συγκεκριμένα στον σχεδιασμό και την ανάλυση ενός πρότυπου θαλάμου καύσης στροβιλομηχανής κατασκευασμένου από ΣΚΥ. Η μεθοδολογία αυτή επιχειρεί να καλύψει τις ιδιαίτερες απαιτήσεις της μοντελοποίησης των ΣΚΥ και της ανάλυσης στοιχείων κατασκευών από ΣΚΥ, που προκύπτουν από τα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς τους στις συνθήκες λειτουργίας των στροβιλομηχανών. Ως βασικό στοιχείο της μεθοδολογίας σχεδιασμού συμπεριλαμβάνεται στην παρούσα εργασία και η λεπτομερής περιγραφή του πειραματικού χαρακτηρισμού ενός τύπου ΣΚΥ με μήτρα και ενίσχυση οξειδίων. Στην διαδικασία αυτή εισάγεται και μια πρωτότυπη μέθοδος ποσοτικού χαρακτηρισμού που στηρίζεται σε μη-καταστροφικές δοκιμές με χρήση υπερήχων. Η διαδικασία εφαρμογής της μεθόδου, όσο αφορά το πειραματικό και το υπολογιστικό μέρος της αναπτύχθηκε εξ’ολοκλήρου στα πλαίσια της παρούσας εργασίας και επιτρέπει την ανίχνευση και τον ποσοτικό προσδιορισμό ανισότροπης βλάβης σε ΣΚΥ. Η επεξεργασία των αποτελεσμάτων της διαδικασίας χαρακτηρισμού, οδηγεί στην διαμόρφωση μαθηματικού μοντέλου που περιγράφει την μηχανική συμπεριφορά του υλικού κάτω από δεδομένες συνθήκες λειτουργίας. Συγκεκριμένα, όσο αφορά τα ΣΚΥ με μήτρα και ενίσχυση από οξείδιο του αλουμινίου στα οποία εστιάζεται η εργασία, διαπιστώθηκε υποβάθμιση των ελαστικών ιδιοτήτων και της αντοχής λόγω παραμονής του υλικού σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας. Η υποβάθμιση αυτή προσδιορίστηκε ποσοτικά σαν συνάρτηση της θερμοκρασίας και του χρόνου έκθεσης. Η μεθοδολογία σχεδιασμού στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ανάλυση και προσομοίωση της λειτουργίας στοιχείων κατασκευών με την μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων. Σημαντικό μέρος της παρούσας εργασίας αφορά την ανάπτυξη υπολογιστικού κώδικα ο οποίος επιτυγχάνει την προσαρμογή του πρωτότυπου μοντέλου υλικού σε εμπορικό λογισμικό ανάλυσης με ΠΣ. Επιπρόσθετα ο υπολογιστικός κώδικας εφαρμόζει μοντελοποίηση προοδευτικής αστοχίας που περιλαμβάνει τρείς ξεχωριστούς μηχανισμούς δομικής αστοχίας. Τέλος, ο κώδικας αυτός χρησιμοποιείται στην προσομοίωση της λειτουργίας ενός τυπικού θαλάμου καύσης στροβιλομηχανής παραγωγής ενέργειας σε συνθήκες σταθερής κατάστασης (steady state), κατασκευασμένου από στρωματοποιημένο ΣΚΥ συνεχών ινών και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης. / -

Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας της ενίσχυσης, στοιχείων από φέρουσα τοιχοποιία, με μανδύες συνθέτων υλικών, οι οποίοι αποτελούνταν από στρώσεις ανθρακοϋφάσματος, με οργανική ή ανόργανη μήτρα και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού, από ανθρακονήματα, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας. Αρχικά δίνονται μορφολογικά και γενικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Γίνεται μια σύντομη ιστορική ανασκόπηση για την τοιχοποιία και ακολουθεί ο διαχωρισμός της σε βασικές κατηγορίες. Αναφέρονται οι πρώτες ύλες των τεχνητών λιθοσωμάτων και η διαδικασία παραγωγής τους και στη συνέχεια σημειώνονται τα βασικά είδη τους, με τις συνήθεις διαστάσεις και οι τεχνικές προδιαγραφές τους. Γίνεται ακόμα αναφορά στις κατηγορίες και στις ιδιότητες των κονιαμάτων και των επιχρισμάτων που χρησιμοποιούνται. Ακολουθεί μια περίληψη της μηχανικής της τοιχοποιίας. Περιγράφεται η λειτουργία της άοπλης τοιχοποιίας και ο προσδιορισμός της αντοχής της, υπό θλιπτικά, καμπτικά και διατμητικά φορτία, κατά τον Ευρωκώδικα 6 (EC6) και Τάσιο. Περιγράφονται επίσης τα ελαστικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας και ο τρόπος, με τον οποίο αυτή συμπεριφέρεται υπό οριζόντια πλευρική φόρτιση, ενώ φέρει θλιπτικά φορτία. Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των ενισχύσεων κατασκευών με σύνθετα υλικά. Κατηγοριοποιούνται τα σύνθετα υλικά και δίνονται οι ιδιότητες των συνθέτων ινο-πλισμένων υλικών. Αναφέρονται εν συντομία οι ιδιότητες των υλικών, ινών και ρητινών, που χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή ινοπλισμένων πολυμερών. Ακόμα αναφέρονται τα βασικά συστήματα ενίσχυσης και οι ιδιότητες των συνθέτων υλικών. Ακολουθεί η μικρομηχανική των υλικών αυτών και οι επιπτώσεις, των περιβαλλοντικών συνθηκών, στην ανθεκτικότητά τους. Επίσης, γίνεται μια περιληπτική αναφορά στις τεχνικές ενισχύσεων δομικών στοιχείων με σύνθετα υλικά. Έπεται μια σύντομη αναφορά στις βάσεις σχεδιασμού ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Δίνονται οι καταστατικοί νόμοι των υλικών για οριακή κατάσταση αντοχής, τόσο για πλήρη συνεργασία όσο και για αποκόλληση του συνθέτου υλικού από την κατασκευή, και για οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. Επίσης σχολιάζεται και το θέμα της συνάφειας των συνθέτων υλικών με το υπόστρωμα (τοιχοποιία). Ακολούθως περιγράφονται τα υλικά κατασκευής και ενίσχυσης, τα πειραματικά δοκίμια και δίνονται οι μηχανικές τους ιδιότητες. Ακόμα γίνεται περιγραφή των ειδών των δοκιμίων, που δημιουργήθηκαν, της διαδικασίας ενισχύσεώς τους, σύμφωνα με τους τρόπους που είχαν αποφασιστεί, δηλαδή με κατασκευή μανδυών και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού από σύνθετα υλικά. Επίσης περιγράφονται εν συντομία ο μηχανικός εργαστηριακός εξοπλισμός, που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση των πειραματικών διαδικασιών. Στην συνέχεια γίνεται αναλυτική προσομοίωση για κάθε είδος δοκιμίου και ενίσχυσης, από όπου εξάγεται και η θεωρητική τιμή της αντοχής τους, και περιγραφή της πειραματική διαδικασίας, που ακολούθησε για τον έλεγχό τους. Ακολούθως, γίνεται σύγκριση μεταξύ των τρόπων ενίσχυσης και αναφορά των σχετικών πλεονεκτημάτων και τα μειονεκτημάτων τους, ανά κατηγορία δοκιμίων. Τέλος, δίνονται τα συμπεράσματα της εργασίας, που συνοπτικά είναι ότι η χρήση α-νόργανης μήτρας για την κατασκευή μανδυών προσφέρει, με σχετική μείωση της αντοχής, μεγαλύτερη παραμορφωσιμότητα και ικανότητα απορρόφησης ενέργειας και ότι η ενίσχυση, με τοποθέτηση ράβδων ανθρακονήματος, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας, είναι επισφαλής, λόγω της μη ικανοποιητικής συνάφειάς τους με το συνδετικό κονίαμα, αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλύτερη διαστασιολόγηση των ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Επίσης αναφέρονται κάποια θέματα που χρήζουν περαιτέρω μελέτης, όπως η τοποθέτηση των ράβδων ανθρακονημάτων σε άλλες θέσεις και διευθύνσεις, το απαιτούμενο ποσοστό ινών και η πιθανή τροποποίηση των πειραματικών διατάξεων, ώστε να πραγματοποιηθεί ακριβέστερη προσομοίωση των πραγματικών στοιχείων και φορτίσεων, μιας κατασκευής. / The purpose of this study is the comparison between the use of fibre-reinforced polymers (FRP) as strengthening materials for masonry walls with jackets of polymeric matrix (organic and inorganic) using carbon fabrics and strips (into the constant joints of masonry). First of all, is discribed the history of masorny and its categories. Then, are mentioned the first materials for bricks, the procedure for their produce and their sizes. Also, are mentioned the categories of mortar and plaster. Moreover, is discribed the mechanics of masonry according the Eurocode 6(EC6) and the professor Tasios. Furthermore, are reported the categories of composite materials and their qualities. Also, is annotated the connection between the composite materials and the masonry (substratum). Apart from this, are described the materials that were used to form and reinforce elements of masonry wall. Also, are described the types of elements of masonry wall, that were built, the procedure for their reinforcement and the mechanical equipment of the laboratory, where expirements took place. Moreover, are annotated the analytical model for every type of masonry element, from where theoritical values were taken and the experimental procedure. Furthermore, is presenced the comparison between every type of reinforcment and their advantages or disadvantages. Finally, are decribed subjects for future usage and results of this study.

Ο προσανατολισμός της ενεργειακής πολιτικής της χώρας μας προς την κατεύθυνση της κάλυψης των αναγκών με την καύση στερεών καυσίμων (λιγνίτης) έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή όλο και μεγαλύτερων ποσοτήτων παραπροιόντων αυτής της καύσης. Το σημαντικότερο παραπροιόν από την άποψη παραγωγής (13×106 τόννοι ετησίως ) της θερμικής διάσπασης των λιγνιτών, είναι η ιπτάμενη τέφρα, ενα κονιώδες υλικό πού συλλέγεται στα ηλεκτρόφιλτρα των ενεργειακών σταθμών της Μεγαλόπολης και της Δυτικής Μακεδονίας. Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η αξιοποίηση της ιπτάμενης τέφρας Μεγαλόπολης στα δομικά υλικά όχι μόνο σαν ποζολανικό πρόσθετο (μέχρι 10%) αλλά σαν συστατική Α΄ ύλη σε μεγαλύτερα ποσοστά . Αυτή η προοπτική παρουσιάζει εξαιρετικά οικονομικά πλεονεκτήματα λόγω του χαμηλότερου κόστους παραγωγής αυτών των δομικών υλικών, αφ ενός μεν λόγω της φθηνότερης Α΄ ύλης, αφ ετέρου δε λόγω εξοικονόμησης ενέργειας ( άλεση, έψηση ) από την προσθήκη αυτής της Α΄ ύλης στό τελευταίο στάδιο της παραγωγής. Η έρευνα αρχικά περιλαμβάνει την ξεχωριστή μελέτη των δύο υλικών που αποτελούν τα συστατικά των προτεινομένων μιγμάτων (τεφροτσιμέντων), του τσιμέντου Portland και της ιπτάμενης τέφρας Μεγαλόπολης. Γίνεται μιά συστηματική και εκτενής αναφορά στην παραγωγή και την ενυδάτωση των τσιμέντων Portland ( κεφ 2), και στην συνέχεια αξιολογούνται οι μηχανισμοί ενυδάτωσης των τσιμέντων αυτών.(κεφ.3). Η αξιολόγηση των μηχανισμών της ενυδάτωσης οδήγησε στην διαμόρφωση της φαινομενολογικής σχέσης που συνδέει τα κύρια τεχνολογικά χαρακτηριστικά (κοκκομετρία, χρόνος ενυδάτωσης) του τσιμέντου, με τις αποκτώμενες τελικές αντοχές. Αυτή η φαινομενολογική σχέση επιβεβαιώθηκε πειραματικά για όλα τα τσιμέντα αναφοράς που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα.(κεφ 3). Ακολούθησε η μελέτη των ιδιοτήτων και ο χαρακτηρισμός της ι.τ.Μ., και εξετάσθηκε κατά πόσον πληρεί τα βασικά κριτήρια καταλληλότητας ώστε να χρησιμοποιηθεί σαν συστατικό δομικών υδραυλικών κονιών. Η ι.τ.Μ., κατατάσσεται στα ποζολανικά υλικά και δεν αναμένεται να αναπτύξει αυτόνομα αντοχές σε αντίθεση με την ιπτάμενη τέφρα Πτολεμαίδος η οποία παρουσιάζει υδραυλικές ιδιότητες. Η έρευνα έδειξε επίσης ότι με άλεση, η ι.τ.Μ., ικανοποιεί τα κριτήρια καταλληλότητας για να χρησιμοποιηθεί σαν συστατικό υδραυλικών κονιών.( κεφ.4) Στην συνέχεια διερευνήθηκαν οι τεχνολογικές ιδιότητες των μιγμάτων τσιμέντου-ι.τ.Μ., σε σειρές δοκιμίων και δοκιμών, στις οποίες εξετάστηκαν : 5  η ποζολανική υποκατάσταση της θηραικής γης από την ι.τ.Μ.,  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στον περιεχόμενο αέρα ,  το ποσοστό υποκατάστασης του τσιμέντου από την ι.τ.Μ., και οι τελικές αντοχές.  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στις μακροχρόνιες αντοχές,  οι επιπτώσεις του είδους της άλεσης (συνάλεση, ξεχωριστηάλεση), στίς ιδιότητες των υλικών με ι.τ.Μ. ,  η επίπτωση της άλεσης στην σύσταση των κοκκομετρικών κλασμάτων των μιγμάτων με ι.τ.Μ., και η επί μέρους συμβολή αυτών των κλασμάτων στις αποκτώμενες αντοχές, και  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στην ρεολογική συμπεριφορά των νέων υλικών. Από τα αποτελέσματα των παραπάνω διαπιστώθηκαν πολύ καλές τεχνολογικές ιδιότητες των μιγμάτων με ι.τ.Μ ακόμα και υψηλά ποσοστά προσθήκης, Ταυτόχρονα όμως εμφανίσθηκε ένας επικίνδυνος «ανταγωνισμός» μεταξύ των σημαντικότερων τεχνολογικών ιδιοτήτων των νέων υλικών, της εργασιμότητας και των τελικών αντοχών. Ο ανταγωνισμός αυτός συνίσταται στο ότι η βελτίωση της εργασιμότητας (αυξηση λόγου w/c), μειώνει τις τελικές αντοχές. Η προώθηση της άλεσης της ι.τ.Μ και η παράλληλα μικρή προώθηση της άλεσης του τσιμέντου των μιγμάτων αντιμετωπίζει αυτόν τον ανταγωνισμό. Η πειραματική επιβεβαίωση αυτής της βέλτιστης λύσης πραγματοποιήθηκε με πολυπαραμετρική ανάλυση.( κεφ.5). Στα πλαίσια της αναζήτησης μιας εξήγησης της καλής συμπεριφοράς των μιγμάτων με ι.τ.Μ, εφαρμόσθηκε το φαινομενολογικό μοντέλο που συνδέει την κοκκομετρία του υλικού, τον χρόνο ενυδάτωσης και τις αποκτώμενες τελικές αντοχές . Από τις σχέσεις που προκύπτουν γίνεται φανερό ότι η ι.τ.Μ, ενώ μειώνει τις αντοχές σε χαμηλά ποσοστά ενυδάτωσης (πρώιμη ενυδάτωση), συμβάλλει αποφασιστικά στην απόκτηση αντοχών στην ύστερη ενυδάτωση. Η έρευνα της συμπεριφοράς της ι.τ.Μ, σχετικά με τα ιόντα Ca+2 τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στις αντοχές των τσιμέντων, έδειξε ότι η παρουσία της ι.τ.Μ. στα μίγματα, οδηγεί σε μεγαλύτερα ποσοστά αξιοποίησης του περιεχόμενου Ca στο τσιμέντο, με αποτέλεσμα την διατήρηση πολύ υψηλών αντοχών (κεφ.6). Τα προτεινόμενα αυτά δομικά υλικά παρουσιάζουν επιπλέον αυξημένη μακροχρόνια αντίσταση στήν προσβολή του σκυροδέματος από διαβρωτικά ιόντα Mg+2, SO4 -2 , γεγονός που συνηγορεί στην χρήση των υλικών αυτών σαν τσιμέντα ειδικού τύπου για κατασκευές οι οποίες ερχονται σε επαφή με υδατικό περιβάλλον που περιέχει τέτοια ιόντα (γέφυρες, λιμάνια, σήραγγες, φράγματα.) (κεφ.7.2). 6 Επι πλέον διαπιστώθηκε ότι ενώ η τάση γιά οξείδωση του σιδηροπλισμού παρουσιάζεται αυξημένη όσο αυξάνεται το ποσοστό προσθήκης της ι.τ.Μ. στα μίγματα, δεν επιβεβαιώθηκε πειραματικά αυξημένη οξείδωση σε δοκίμια μετα από 8 χρόνια. Πιθανότερη εξήγηση αυτής της συμπεριφοράς των μιγμάτων είναι ότι η μείωση της αλκαλικής προστασίας του σιδηροπλισμού από την προσθήκη της όξινης ι.τ.Μ., αντισταθμίζεται από την αύξηση της στεγανοποίησης του σκυροδέματος με ι.τ.Μ.(κεφ 7.3) Τελικό αποτέλεσμα αυτής της έρευνας είναι ότι η προσθήκη έως και 30% ι.τ.Μ., με κατάλληλη προετοιμασία, σε μίγματα με τσιμέντο, δημιουργεί νέα δομικά υλικά με βελτιωμένες τεχνολογικές ιδιότητες. Αυτή η αξιοποίηση της ι.τ.Μ, θα αυξήσει σοβαρά τα ήδη υπάρχοντα οικονομικά ωφέλη για την τσιμεντοβιομηχανία και για την Δ.Ε.Η., ενώ με την απορρόφηση της ι.τ.Μ, θα συμβάλλει στην προστασία του περιβάλλοντος και θα εξοικονομήσει πόρους από την μείωση της εξόρυξης Α΄ υλών από την τσιμεντοβιομηχανία.(κεφ.8). / The Greek energy policy is orientated towards the coverage of the electricity requirements by the combustion of solid fuels (lignite), which results in the production of high amounts of byproducts. The most important byproduct (13 x 106 t/y) of the lignite thermal decomposition is the fly ash, a fine material, which is collected in the electrostatic filters of the Public Power Corporation power plants in Megalopoli (Peloponnese) and Ptolemais (West Macedonia). The objective of the present thesis is the utilization of Megalopoli’s fly ash in construction materials production, not only as pozzolanic additive (up to 10%) but also as a raw material with addition up to 30%. This perspective is of significant economical benefits because of the lower production cost of the building materials, due to the utilization of cheaper raw material (fly ash) and energy savings (grinding, firing), since fly ash is added in the last stage of the cement production process. The investigation initially consists of the separate study of the two materials, Portland cement and Megalopoli’s fly ash, which comprise the components of the proposed mixtures (fly ash –cements). The production and hydration process of Portland cements (Chapt.2) and the consequent evaluation of the hydration mechanisms (Chapt.3) are thoroughly stated. The evaluation of the hydration mechanisms led to the formation of a phenomenological relationship, which associates the main technological features of cement (grain size, hydration time) with the final compressive strengths. This relationship was experimentally validated for all the reference cements used in this study (Chapt.3). The study of M.F.A’s properties and its characterization were performed in order to control its compatibility to the requirements for utilization as component in the production of hydraulic cements. M.F.A is a pozzolanic material and it is not expected to develop autonomous strengths in contradiction to Ptolemais fly ash, which has hydraulic properties. The investigation showed that blended M.F.A confronts to the requirements of its utilization as component for the production of blended cements (Chapt.4). The technological properties of Portland cement-M.F.A. mixtures were investigated in series of tests and specimens in which the following features were studied:  The pozzolanic substitution of Santorini’s earth by fly ash  The influence of M. F. A. addition in the porosity  The substitution percentage of cement by fly ash and the final compressive strengths  The influence of the addition in the long-term strengths. 8  The effect of different kind of grinding (co-grinding, separate grinding) on the technological properties of the mixtures.  The effect of grinding on the composition of the grain size fractions of the mixtures with M.F.A as well as the contribution of these fractions in the compressive strengths.  The influence of M.F.A. addition in the viscisity of the new materials. The improved technological properties of the mixtures with M.F.A even with high amounts of addition were established. However, the alteration of the mixtures workability in relation to the M.F.A. percentage addition reduces the final compressive strengths. The grinding propagation of M.F.A and cement presents an optimum value of the mixtures workability and the compressive strengths. This was the result of an experimental multi-parameter analysis. The phenomenological relationship, which expresses a linear equation between grain size distribution, time of hydration and compressive strengths in cements was applied in the mixtures with M.F.A. All mixtures seem to have similar behavior with two “hardening” periods and M.F.A. contributes to the compressive strengths in the second period. The behavior of M.F.A. in solution with Ca++, gives an explanation of the mixtures with high compressive strengths, because of the activated Ca++ of cement in MFA (Chapt.6). These novel building materials increase the resistance of the concrete in Mg++ and SO4 - attack and thus are suitable for constructions, which are in contact with the aquatic environment. Moreover, it was detected that although the trend for oxidation of the steel in the armed concrete increases with the M.F.A. addition percentage in the mixtures, increase of oxidation was not experimentally noticed in specimens after 8 years. This behavior is explained by the fact that the reduction of the alkali protection of the steel from the addition of fly ash is balanced by the increase of the concrete’s sealing with M.F.A. (Chap. 7.3). Final coclusion of this investigation is that the addition up to 30% of M.F.A. properly prepared, in mixtures with cement, results in new building materials with improved technological properties. This utilization of M.F.A. will increase significantly the existing severe economical drawbacks for the cement industry and P.P.C., while the absorption of M.F.A. will contribute to the protection of the environment and to the conservation of natural resources from the reduction of the raw materials extraction by cement industry.