NAZIV:
J2-9196, Masivni betoni - optimiziranje tehnologije ob uporabi naprednih preskusnih metod
OPIS:
Pri strjevanju masivnih betonskih konstrukcij (MBK) se zaradi velike količine toplote, ki se razvije pri hidrataciji ter krčenja betona pojavlja nevarnost nastanka razpok in drugih poškodb betona , kar negativno vpliva na želeno kvaliteto, funkcionalnost in trajnost MBK.
Opisano problematiko lahko učinkovito obvladujemo le z izbiro ustreznih vhodnih materialov, ustreznim projektiranjem sestave mešanice, optimalno tehnologijo gradnje in predhodno numerično analizo razvoja temperaturnega polja z upoštevanjem dejanskih vrednosti vhodnih materialnih parametrov. Za dosego opisanih ukrepov je ključna uporaba modernih tehnologij priprave in vgradnje betonskih mešanic, uporaba ustreznih mineralnih in kemijskih dodatkov, natančna določitev ključnih materialnih parametrov z eksperimenti ter priprava kompleksnega numeričnega modela z upoštevanjem realnih fenomenov. V primeru MBK je poleg klasičnih mehanskih karakteristik betonov (tlačna in upogibna trdnost, elastični moduli, ipd.), ključno poznavanje številnih drugih lastnosti materiala, npr. sproščanja hidratacijske toplote, toplotne prevodnosti, specifične toplote, koeficienta linearnega raztezka, velikosti neoviranega krčenja ter lezenja, poroznosti, sposobnosti samoceljenja ipd.
Zgoraj omenjena problematika gradnje MBK predstavlja osnovno motivacijo, vzpostavitev metodologije s ključnimi ukrepi za dosego želene kvalitete in trajnosti MBK pa osnovni cilj predlaganega projekta. Za dosego teh ciljev bomo v prvi vrsti zmanjšali velikost maksimalnega agregatnega zrna v masivnih betonskih mešanicah iz klasične) 63 mm na velikost 16-32 mm, kar bo bistveno spremenilo samo kvaliteto masivnega betona in predstavljalo začetek novega, modernega obdobja množične proizvodnje masivnega betona z zmanjšano velikostjo agregatnih zrn.
Projekt bo razdeljen na dva glavna dela – eksperimentalnega in numeričnega, podrobnejša razdelitev projekta pa zajema sedem delovnih sklopov. Za uvodnim sklopom sledijo trije sklopi eksperimentalnega dela, namenjeni karakterizaciji vhodnih materialov, načrtovanju sestav betonskih mešanic ter izvajanju meritev lastnosti v svežem, strjujočem se in strjenem stanju z uporabo novih, naprednih merilnih tehnik. Uporabljen bo širok spekter osnovnih materialov različnih kombinacij, s čimer bomo pripravili obsežno bazo betonskih mešanic . Na podlagi izvedenih eksperimentov in numeričnega modela za določitev adiabatne krivulje poljubne betonske mešanice, razvitega s strani raziskovalcev projektne skupine, bodo določene optimalne sestave betonov, na katerih bomo določili lastnosti materiala, potrebne za dosego kvalitetne in trajne gradnje MBK.
Z upoštevanjem dejanskih vhodnih materialnih parametrov, pridobljenih v okviru eksperimentalnega dela z naprednimi merilnimi tehnikami, bomo pripravili kompleksen numerični model za izračun temperaturnega polja v MBK. Model bo ob podani sestavi betonske mešanice omogočal predhoden izračun njene adiabatne krivulje, račun povezanega problema prenašanja vode, vlažnega zraka in toplote v svežem betonu in s tem napoved krčenja ter izračun optimalne postopne gradnje v smislu določitve optimalne debeline betonskih blokov in časovnega zaporedja betoniranja le-teh. Vse to predstavlja ključen doprinos v primerjavi z dosedaj razvitimi podobnimi numeričnimi modeli. Za zmanjšanje okoljskega odtisa masivnih betonov bo v recepturah uporabljen tudi agregat iz reciklirane jeklarske žlindre. Za vse uporabljene recepture in tehnologije bodo z LCA analizo izračunani okoljski vplivi, ki bodo upoštevali celotno življenjsko dobo masivnih betonov.
Raziskovalno skupino predlaganega projekta sestavljajo raziskovalci iz različnih slovenskih raziskovalnih organizacij z dolgoletnimi izkušnjami in referencami na področju laboratorijskih, terenskih in numeričnih preiskav betonov ter z vrhunsko laboratorijsko opremo. Omenjena dejstva potrjujejo pomembnost predstavljene tematike in zagotavljajo kvalitetno in pravočasno izvedbo projekta.
Opisano problematiko lahko učinkovito obvladujemo le z izbiro ustreznih vhodnih materialov, ustreznim projektiranjem sestave mešanice, optimalno tehnologijo gradnje in predhodno numerično analizo razvoja temperaturnega polja z upoštevanjem dejanskih vrednosti vhodnih materialnih parametrov. Za dosego opisanih ukrepov je ključna uporaba modernih tehnologij priprave in vgradnje betonskih mešanic, uporaba ustreznih mineralnih in kemijskih dodatkov, natančna določitev ključnih materialnih parametrov z eksperimenti ter priprava kompleksnega numeričnega modela z upoštevanjem realnih fenomenov. V primeru MBK je poleg klasičnih mehanskih karakteristik betonov (tlačna in upogibna trdnost, elastični moduli, ipd.), ključno poznavanje številnih drugih lastnosti materiala, npr. sproščanja hidratacijske toplote, toplotne prevodnosti, specifične toplote, koeficienta linearnega raztezka, velikosti neoviranega krčenja ter lezenja, poroznosti, sposobnosti samoceljenja ipd.
Zgoraj omenjena problematika gradnje MBK predstavlja osnovno motivacijo, vzpostavitev metodologije s ključnimi ukrepi za dosego želene kvalitete in trajnosti MBK pa osnovni cilj predlaganega projekta. Za dosego teh ciljev bomo v prvi vrsti zmanjšali velikost maksimalnega agregatnega zrna v masivnih betonskih mešanicah iz klasične) 63 mm na velikost 16-32 mm, kar bo bistveno spremenilo samo kvaliteto masivnega betona in predstavljalo začetek novega, modernega obdobja množične proizvodnje masivnega betona z zmanjšano velikostjo agregatnih zrn.
Projekt bo razdeljen na dva glavna dela – eksperimentalnega in numeričnega, podrobnejša razdelitev projekta pa zajema sedem delovnih sklopov. Za uvodnim sklopom sledijo trije sklopi eksperimentalnega dela, namenjeni karakterizaciji vhodnih materialov, načrtovanju sestav betonskih mešanic ter izvajanju meritev lastnosti v svežem, strjujočem se in strjenem stanju z uporabo novih, naprednih merilnih tehnik. Uporabljen bo širok spekter osnovnih materialov različnih kombinacij, s čimer bomo pripravili obsežno bazo betonskih mešanic . Na podlagi izvedenih eksperimentov in numeričnega modela za določitev adiabatne krivulje poljubne betonske mešanice, razvitega s strani raziskovalcev projektne skupine, bodo določene optimalne sestave betonov, na katerih bomo določili lastnosti materiala, potrebne za dosego kvalitetne in trajne gradnje MBK.
Z upoštevanjem dejanskih vhodnih materialnih parametrov, pridobljenih v okviru eksperimentalnega dela z naprednimi merilnimi tehnikami, bomo pripravili kompleksen numerični model za izračun temperaturnega polja v MBK. Model bo ob podani sestavi betonske mešanice omogočal predhoden izračun njene adiabatne krivulje, račun povezanega problema prenašanja vode, vlažnega zraka in toplote v svežem betonu in s tem napoved krčenja ter izračun optimalne postopne gradnje v smislu določitve optimalne debeline betonskih blokov in časovnega zaporedja betoniranja le-teh. Vse to predstavlja ključen doprinos v primerjavi z dosedaj razvitimi podobnimi numeričnimi modeli. Za zmanjšanje okoljskega odtisa masivnih betonov bo v recepturah uporabljen tudi agregat iz reciklirane jeklarske žlindre. Za vse uporabljene recepture in tehnologije bodo z LCA analizo izračunani okoljski vplivi, ki bodo upoštevali celotno življenjsko dobo masivnih betonov.
Raziskovalno skupino predlaganega projekta sestavljajo raziskovalci iz različnih slovenskih raziskovalnih organizacij z dolgoletnimi izkušnjami in referencami na področju laboratorijskih, terenskih in numeričnih preiskav betonov ter z vrhunsko laboratorijsko opremo. Omenjena dejstva potrjujejo pomembnost predstavljene tematike in zagotavljajo kvalitetno in pravočasno izvedbo projekta.
TRAJANJE:
2018/07/01 - 2021/06/30
FINANCIRANJE:
ARRS
VEČ:
