Till innehåll på sidan

Multiphase models for freeze-thaw actions and mass transport in concrete hydraulic structures

Tid: To 2021-06-03 kl 10.00

Plats: Videolänk https://kth-se.zoom.us/s/68112220663, Du som saknar dator /datorvana kontakta Anders Ansell ansell@kth.se / Use the e-mail address if you need technical assistance, Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap, Betongbyggnad

Respondent: Daniel Eriksson , Betongbyggnad

Opponent: Professor Stefan Jacobsen, NTNU Norwegian University of Science and Technology

Handledare: Professor Anders Ansell, Betongbyggnad; Docent Richard Malm, Betongbyggnad; Adjunct Professor Erik Nordström, Betongbyggnad

Exportera till kalender

Abstract

En viktig uppgift för anläggningsingenjörer är att utforma nya ändamålsenliga betongkonstruktioner och göra korrekta tillståndsbedömningar av befintliga konstruktioner för att säkerställa en lång livslängd och därmed hållbart nyttjande av vår infrastruktur. Syftet med denna doktorsavhandling är att förbättra kunskapsläget kring hur avancerade matematiska modeller kan användas för att beskriva de fenomen och processer som styr betongens nedbrytning och därigenom bidra till förbättrade verktyg som kan användas vid dimensionering och tillståndsbedömningar. Arbetet fokuserar på de nedbrytningsprocesser som leder till vanligt förekommande skador i vattenbyggandskonstruktioner som är exponerade för kalla klimat och mjukt vatten. Under en konstruktions livslängd utsätts den för ett flertal olika nedbrytningsprocesser, där frysning och tining samt kalkurlakning är av särskilt intresse för beständigheten givet de typiska exponeringsförhållanden som beaktas i detta arbete. Arbetet avseende förbättrad modellering har därför fokuserat på fenomen som är relaterade till dessa två nedbrytningsprocesser av betong och hur de samverkar för att skapa skadliga synergieffekter.

Samtliga modeller som utvecklats inom detta doktorandprojekt baseras på en multifasbeskrivning av betong som ett poröst material samt poromekanik för att beskriva det kopplade hydro-termo-mekaniska materialbeteendet. Eftersom det övergripande målet avser nedbrytning i vattenbyggnadskonstruktioner har modellutvecklingen fokuserat på modellformuleringar som kan användas för simulering på strukturskala. De modeller som presenteras i den här avhandlingen beskriver långtidsabsorption av vatten i lufttillsatt betong samt responsen hos delvis vattenmättad lufttillsatt betong exponerad för frysning och tining. I de senare modellerna inkluderas fasomvandlingar samt hysteresen vid frysning och tining explicit i modellformuleringarna. De presenterade simuleringsexemplen är genomförda med finita elementmetoden och modellernas beteende har verifierats med experimentella resultat från litteraturen. Dessutom presenteras accelererade urlakningsexperiment på lufttillsatt betong där urlakningens inverkan på isbildning och smältning i porsystemet på grund av förändringar i porstrukturen studerades.

Avhandlingens huvudsakliga forskningsbidrag är utveckling samt utvärdering av avancerade modeller avsedda för simulering på strukturskala och som beskriver viktiga processer och fenomen relaterade till frysning och tining av lufttillsatt betong. Det experimentella arbetet visar på den betydande inverkan av kalkurlakning på frysning- och tiningsprocesserna, där resultaten även kan underlätta fortsatt modellutveckling där några av de samverkansmekanismer som orsakar skadliga synergieffekter beaktas. Multifasmodellering har visats vara lämpligt för att beskriva de kopplade processerna samt för att inkludera samverkan mellan olika nedbrytningsmekanismer. De teoretiska modellerna kan också bidra till ökad insikt och förståelse av dessa fenomen. Därigenom kan de till exempel bidra till utvecklingen av mer förenklade modeller som är anpassade för vanliga ingenjörstillämpningar.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-293486