is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > Med/MPM/MSc Tækni- og verkfræðideild (-2019) / School of Science and Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/20514

Titill: 
  • Titill er á ensku Stress-dependent Deformations of Concrete using Porous Aggregates
  • Álagsháðar formbreytingar steinsteypu með gleypnum fylliefnum
Námsstig: 
  • Meistara
Leiðbeinandi: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Stress-dependent deformations of concrete may induce excessive deflections at service loads, which can compromise the performance of a structure. Elastic shortening and the combined effects of creep and shrinkage strains of concrete also cause loss of prestress force applied to prestressed concrete member.
    The knowledge of locally obtained materials, used in concrete manufacture, is necessary to effectively model structure’s behaviour. Porous basalt rock is the primary source of concrete aggregates in Iceland. Design codes and mathematical models are based on experiments and experience using specific raw materials, not necessarily applying globally. It is therefore essential to validate codes and models to assess their applicability. This thesis is intended to contribute to better understanding of material properties using Icelandic raw minerals.
    The focus of the thesis is on the mechanical properties, elastic modulus and creep, and includes: An experiment, using several concrete mixes made from different combination of porous and non-porous aggregates. The elastic modulus was measured and compared with literature and design codes. Numerical evaluations for experimental concrete creep data, made of porous and non-porous aggregates, were carried out, as well as a case study, comparing deflection calculations and prestress losses, using valid codes and calculations based on experimental data.
    The results indicate substantial discrepancies in measured elastic modulus for concrete made from limestone aggregates, compared to estimates based on mean concrete cylinder strength according to Eurocode 2 (EC2). A fairly good correlation can be seen between aggregate porosity and elastic modulus of concrete when using basalt aggregate. Experimental results show that the elastic modulus drops well below the EC2 values, using correction factors from Icelandic National Annex to EC2, if the porosity is excessive. Concrete containing porous basalt aggregate shows greater creep than concrete with granite aggregate. Concrete specimens with porous basalt aggregate are still deforming after twelve years under load. The concrete containing basalt aggregates appears to increase its rate of creep after few months. Environmentally friendly self-compacting concrete mixes, containing less cement but higher water-binder ratio, shows greater creep than conventional self-compacting concrete. Addition of air entraining admixture was shown to have limited effect on the specific creep of environmentally friendly self-compacting concrete mixes. Higher cement content, while maintaining constant water-cement ratio, is likely to increase creep-strain. Findings also indicate that concrete with porous basalt aggregate exhibits greater creep than predicted by well accepted mathematical models. A case study, for a post tensioned highway bridge, shows some 10% increase in initial prestress force losses when using experimental results for concrete with porous aggregate, compared to values predicted by EC2. A case study for a slab shows up to 10.3% increase in deflection using experimental results for concrete with porous aggregate, compared to values from EC2.
    Keywords: concrete; material science; structural design; elastic modulus; creep; deflections.

  • Álagsháðar formbreytingar steinsteypu geta valdið óhóflegri svignun í notmarkaástandi sem geta rýrt notagildi mannvirkis. Stytting á fjaðursviði steinsteypu sem og áhrif skriðs og rýrnunar valda einnig spennutapi í forspenntum mannvirkjum.
    Þekking á staðbundnu efni er nauðsynleg til að útbúa nothæf reiknimódel. Gleypið ferskt basalt er það fylliefni sem helst er notað við steypuframleiðslu á Íslandi. Hönnunarstaðlar og stærðfræðilíkön eru byggð á rannsóknum og reynslu með tiltekin hráefni í huga og eru ekki nauðsynlega algild. Það er því nauðsynlegt að staðfesta niðurstöður staðla og líkana. Þessu verkefni er ætlað að bæta þekkinguna á efnisfræði steinsteypu með tilliti til íslenskra hráefna.
    Aðaláhersla verkefnisins er á efnisfræðiþætti eins og fjaðurstuðul og skrið, og inniheldur: Tilraun með fjölda ólíkra steypublandna, bæði með þéttum og gleypnum fylliefnum. Fjaðurstuðull var mældur og borinn saman við gagnreynda þekkingu og hönnunarstaðla. Samanburð á niðurstöðum skriðmælinga í steinsteypu með þéttum og gleypnum fylliefnum, við gagnreynda þekkingu og staðla. Einnig var gerð tilviksrannsókn, þar sem skoðuð var niðurbeygja og tap í forspennukrafti miðað við hönnunarstaðla og niðurstöður skriðmælinga.
    Niðurstöður benda til misræmis á mældum fjaðurstuðli í steinsteypu með fylliefnum úr kalksteini í samanburði við evrópsku þolhönnunarstaðlana, byggðum á meðalþrýstistyrk steinsteypu. Góð fylgni er á milli holrýmd fylliefna og fjaðurstuðuls ef notað er gleypið ferskt basalt. Niðurstöður sýna misræmi á mældum fjaðurstuðli í samanburði við evrópsku þolhönnunarstaðlana, þótt notuð séu lækkunarákvæði úr þjóðarskjali við staðalinn, ef fylliefnin eru áberandi gleypin. Steinsteypa með gleypnu basalti skríður mun meira en steinsteypa með granít fylliefnum. Steinsteypa með gleypnum basalt fylliefnum skríður enn eftir að hafa verið undir álagi í tólf ár. Steinsteypa með gleypnu basalti virðist auka skriðhraða sinn eftir nokkra mánuði. Vistvæn sjálfútleggjandi steinsteypa (Eco-SCC), með skertu sementsmagni og hærra hlutfalli vatns og bindiefnis, skríður meira en hefðbundin sjálfútleggjandi steinsteypa. Loftblendi í vistvænni sjálfútleggjandi steinsteypu (Eco-SCC) hefur takmörkuð áhrif á skrið. Aukið sementsmagn, ef haldið er sama hlutfalli vatns og sements, veldur líklega auknu skriði. Steinsteypa með gleypnum basalt fylliefnum skríður mun meira en reiknilíkön úr hönnunarstöðlum, þar á meðal þeim evrópsku, gefa til kynna. Samanburðarrannsókn á eftirspenntri þjóðvegabrú sýnir 10% aukningu á eftirspennutapi ef notaðar eru niðurstöður mælinga í samanburði við gildi fengin úr evrópska þolhönnunarstaðlinum. Samanburðarrannsókn á slakbentri plötu sýnir um allt að 10.3% meiri svignun ef notaðar eru niðurstöður mælinga í samanburði við gildi fengin úr evrópska þolhönnunarstaðlinum.
    Lykilorð: steinsteypa, efnisfræði, burðarþolsfræði, fjaðurstuðull, skrið, formbreytingar.

Samþykkt: 
  • 5.2.2015
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/20514


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MSc_Thesis_sign_X.pdf3.86 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna