Tillämpningsmodellering av fuktfenomen i betong för modern uttorkningssimulering

  • Stelmarczyk, Marcin (Research student)
  • Wadsö, Lars (Supervisor)
  • Johansson, Peter (Assistant supervisor)

Project Details

Description

Avsikten med det föreslagna området inom tillämpad forskning är att täppa till de existerande luckor i helhetsmodelleringen av betongens fuktegenskaper för att uppfylla de krav som moderna simuleringsverktyg för planering av uttorkning ställer.
Genomförandet är uppdelat i tre delområden (se nedan) samt två etapper. Samtliga delområden kommer att beröras i bägge etapperna. Etapperna skiljer sig åt avseende forskningsmässig ambitionsnivå. Anledningen till uppdelningen är ett omedelbart behov på tillämpningssidan inom PPB och valet av delmoment inom etapp 1 har skett med hänsyn till just detta. Etapp 2 syftar huvudsakligen på framtida tillämpningar där naturligtvis vidareutveckling av PPB kan komma att vara ett.
Delområde 1. Mognad och hydratationsgrad
Delstudien avser att undersöka korrelationen mellan värme-, hållfasthet-, spänning- och sprickrisksimuleringens modell samt fuktflödes- och uttorkningssimuleringens modell. Målen är:
· undersökning av hur modellerna fångar på olika sätt en delvis likartad fenomenologi (etapp 1)
· framtagande av kriterier för jämförelse av modellernas förmåga och noggrannhet att uttrycka samma fenomen / beskriva samma material (etapp 1)
· framtagande av översättning mellan modellerna så att simulering av samtliga områden skall kunna ske från en enhetlig materialbas:
- betonger med ett bindemedel (etapp 1)
- betonger med två bindemedel (etapp 2)
Genomförandet kommer att ske huvudsakligen genom
· studier av existerande modeller, bakgrund samt metodik för framtagning av materialdata
· matematisk jämförelse samt metodutveckling
· validering mot existerande mätdata
Delområde 2. Sorption och skanning
Delstudien omfattar vidareutveckling av en lämplig modell för sorptions- och skanningkurvor till att omfatta beroenden av:
· hydratationsgrad (etapp 1)
· temperatur (etapp 1)
· härdningshistorik (etapp 2)
De primära målen utförs på dels existerande mätdata för portlandcement, dels mätdata som tas fram för Bascement (portlandcement med flygaska). Det sekundära målet förutsätter utförande av viss grundforskning avs. fenomenologi och kommer att ske i mån av tillgängliga resultat därav samt tid.
Genomförandet kommer att ske huvudsakligen genom
· studier av existerande modeller, teoretisk bakgrund samt uppmätt materialbeteende
· ev. komplettering med nya mätningar avs. temperatur samt härdningshistorikberoende
· matematisk modellutveckling
· validering mot existerande samt nya mätdata
Delområde 3. Fukttransport
Delstudien avser att undersöka möjligheterna att modellera det totala fuktflödet i betong som en summa av två eller fler diffusiva flöden som drivs av var sin potential:
· en ångpotential samt porvattentryck (etapp 1)
· en ångpotential, porvattentryck samt ytterligare korrigering baserad på relativ
fuktighet och/eller temperatur (etapp 2)
Undersökningen skall omfatta fuktflöde i situationer relevanta för både optimal och ickeopti-mal uttorkning av betong inkl.:
· flöde under varierande relativ fuktighet (etapp 1)
· flöde under varierande temperatur (etapp 1)
· flöde under temperaturgradient (etapp 1)
· beroende av ålder (etapp 2)
· beroende av härdningshistorik (etapp 2)
Genomförandet kommer att ske huvudsakligen genom
· studier av existerande modeller, teoretisk bakgrund samt uppmätt materialbeteende
· undersökning av uttorkningsbeteende i varierande situationer med mätning (dels för anpassning och dels för validering)
· matematisk anpassning av olika modeller för flerpotentialtransport mot uppmätta data
(gamla och nya) genom tillämpning av icke-linjär optimering baserad på FEMsimulering av hela uttorkningsförlopp
· validering av modell mot mätdata
I undersökningen kommer både existerande och nya mätdata från uttorkningsförsök att användas såväl som fundamentaldata beskrivande både kemisk bindning av vatten samt sorptions- och skanningsegenskaper.
StatusFinished
Effective start/end date2016/01/012019/12/31