Betonin kypsyysaste viileissä olosuhteissa

Thumbnail Image

Files

master_Nuopponen_Lotta_2024.pdf (6.26 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-05-20

Department

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Building Technology (CIV)

Language

fi

Pages

67+5

Series

Abstract

Kypsyysasteen avulla voidaan helposti ja edullisesti arvioida betonin puristuslujuutta betonin iän ja siitä mitatun lämpötilan avulla. Lujuudenkehitys riippuu vahvasti betoniseoksen raaka-aineista ja suhteutuksesta, minkä takia lujuuden ja kypsyyden välille ei voida luoda yleistä suhdetta, vaan se täytyy määrittää betoniseos kohtaisesti. Käytännössä tälle tarkkuudella pääseminen on hankalaa, mutta lujuuden kannalta merkittävinä tekijöinä voidaan pitää vähintään sementtityyppiä, -määrää ja vesi-sementtisuhdetta. Tässä diplomityössä määritetään lujuus-kypsyyssuhde erilaisia matemaattisia kypsyysmalleja käyttäen kolmelle betoniseokselle, joissa on käytetty eri sementtityyppejä. Valitut sementit ovat CEM III/A 52,5 L (kolmossementti), CEM II/B-M (S-LL) 42,5 N (Oiva) ja CEM I 52,5 N (Rapid). Tavoitteena on valettujen koekappaleiden avulla vertailla kypsyysmallien paikkansapitävyyttä puristuslujuuden arvioinnissa, kun olosuhteet, joissa betonia säilytetään valun jälkeen eroavat toisistaan. Työhön on valittu kolme olosuhdetta: ulko-olosuhde (0-(-10) °C), tutkimushallin sisäilma (15±3 °C) ja olosuhdehuone (+10 °C). Työssä ollaankin kiinnostuneita kypsyysmallien käyttäytymisestä nimenomaan viileissä < 20°C olosuhteissa eivätkä tulokset ole sovellettavissa tätä korkeampiin lämpötiloihin. Merkittävimpinä tutkimustapoina työssä käytetään puristuslujuusmittauksia, kimmovasarakokeita sekä lämpötilan mittausta. Tuloksena saadaan 5 toisistaan eroavaa lujuus-kypsyysmallia. Tuloksista havaitaan, että mallien välinen vaihtelu on pientä. Kaikki mallit näyttävät toimivan suhteellisen tarkasti varhaislujuuden määritykseen, mutta puristuslujuuden kasvaessa yli 20 MPa kasvaa myös mallien epätarkkuus. 20 MPa arvo saavutetaan mallista riippuen 2-3 kypsyysikävuorokauden kohdalla. Tämän jälkeen tulokset lähtevät vähitellen hajaantumaan, 5 kypsyysikävuorokauden jälkeen jo huomattavasti. Voimakkaimmin muista tuloksista hajaantuvat ulko-olosuhteesta saadut tulokset. Kaikki tulokset huomioiden tarkimmin olosuhteesta riippumatta toimii Rastrupin malli, mutta ero muihin on marginaalinen. Mikäli lämpötila laskisi pidempiaikaisesti yli –10 ℃, toimisi Sadgroven malli teoriassa parhaiten.

Strength development of concrete can be estimated easily and cost-effectively by maturity-index which can be determined by measuring the age and temperature of concrete. Since the strength development of each concrete mixture is unique and depends on materials and proportions of mixture, a general relationship between strength and maturity cannot be estimated. Because of this, the strength-maturity relationship should be estimated to each concrete mixture. In practice, getting to that detailed level would be difficult, but in terms of strength development at least cement type, cement content and water-cement ratio can be considered as significant variables. In this thesis, the strength-maturity relationship is determined by applying different mathematical maturity-models for three concrete mixtures with different cements. Selected cements were CEM III/A 52,5 L (kolmossementti), CEM II/B-M (S-LL) 42,5 N (Oiva) and CEM I 52,5 N (Rapid). Aim of the study is to use cast samples to compare the accuracy of maturity models in the determination of compressive strength when the conditions where the concrete is stored after casting differ from each other. Interest is in the behaviour in cold conditions and that is why three chosen conditions are: outdoor (0-(-10) °C), the indoor air of research hall (15±3 °C) and the condition room (+10 °C). Results are not applicable to higher temperatures. The research methods used were compressive strength measurements, rebound hammer tests and temperature measurement. As a result 5 different strength-maturity models are founded. From results can be observed that the variation between the models is relatively small. All the models seem to work well with early-age strength estimation, but as the compressive strength increases above 20 MPa, the inaccuracy of the models also increases. A value of 20 MPa is reached, depending on the model, at 2-3 days of equivalent maturity age. After this, the results gradually start to disperse, already considerable after 5 days of equivalent maturity age. The results obtained from the outdoor conditions are the most strongly dispersed from the others. All results considered can be said that Rastrup’s-model works the best but the variation to others is still marginal. If the temperature would drop above -10 °C for a longer period, Sadgroves-model would theoretically work best.

Description

Supervisor

Punkki, Jouni

Thesis advisor

Al-Neshawy, Fahim

Keywords

betoni, kypsyysaste, kypsyysikä, puristuslujuus, lujuuden kehitys

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202405263831

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG