Techniques for automatic workability measurement of concrete
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-04-25
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
69+6
Series
Abstract
Concrete is one of the most utilized building materials in the construction industry. Concrete structure requirements can be divided into short-term and long-term requirements. The short-term requirements include the plastic state requirements of the fresh concrete, which are usually referred to as a workability. On the other hand, the long-term requirements include, such as strength and durability of the hardened concrete. The short-term requirements affect the long-term requirements and thus it is important to understand the short-term requirement workability. Workability, or more precisely workability characteristics, are often measured by single-point tests that are manual and labour intensive. The aim of this thesis was to research automated techniques to predict concrete workability. In the experimental work, the workability was investigated by monitoring power demand of the laboratory mixer and comparing the results to traditional single-point tests, namely, slump, and flow table tests. Furthermore, the thesis investigated the effects of the most common parameters affecting the workability, which were air content, water content, and superplasticizer amount The study showed the feasibility of the mixer power demand data as a tool to obtain curves and to predict changes in the fresh concrete mixed. However, the results were nonconclusive, as the mixer power demand data did not demonstrate high accuracy when predicting manual single-point workability classes. Therefore, the power data alone was unsatisfactory, but could be investigated together with other known automated methods, such as machine or deep learning. Furthermore, the study showed how different parameters of the fresh concrete affect the mixing power and clarified questions for future automatic measurement methods.Betoni on yksi käytetyimmistä rakennusmateriaaleista maailmanlaajuisesti. Sen rakennusmateriaalivaatimukset voidaan jakaa lyhytaikaisiin ja pitkäaikaisiin vaatimuksiin. Lyhytaikaisilla materiaalivaatimuksilla tarkoitetaan tuoreen betonin ominaisuuksia plastisessa vaiheessa, ennen betonin kovettumista. Tuoreen betonin ominaisuuksia kuvataan esimerkiksi betonin työstettävyydellä. Pitkäaikaisilla betonin materiaalivaatimuksilla tarkoitetaan kovettuneen betonin ominaisuuksia, kuten kovuus ja säärasituksen kestävyys. Lyhytaikaiset tuoreen betonin ominaisuudet vaikuttavat pitkäaikaisiin kovettuneen betonin ominaisuuksiin, jonka vuoksi on tärkeä ymmärtää lyhytaikaisiin vaatimuksiin liittyvä tuoreen betonin työstettävyys. Työstettävyyttä mitataan usein manuaalisilla ja työläillä yhden pisteen testimenetelmillä, kuten painuma- ja leviämätesteillä. Kyseiset menetelmät vaativat aikaa ja luovat kustannuksia sekä ovat alttiita käyttäjävirheisiin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli löytää automaattinen ratkaisu mitata ja ennustaa tuoreen betonin työstettävyyttä. Kokeellisessa osiossa työstettävyyttä tutkittiin keräämällä laboratoriobetonisekoittimen teholukeman tuloksia, joita verrattiin edellä mainittuihin yhden pisteen painuma- ja leviämätestimenetelmiin. Tuoreen betonin työstettävyys on usean eri tekijän summa, jonka vuoksi myös tuoreen betonin ominaisuuksia verrattiin sekoittimen teholukemaan. Näitä ominaisuuksia olivat ilma-, vesi- ja notkistinmäärä. Tutkimus osoitti, että sekoittimen teholukemaa voidaan käyttää työkaluna kertomaan muutoksista tuoreessa betonissa. Teholukemalla ei kuitenkaan saavutettu riittävää tarkkuutta ennustaa tunnetun betoniseoksen työstettävyysluokkaa, joka saadaan yhden pisteen testillä. Tulosten perusteella teholukemaa voidaan käyttää kuitenkin suuntaa antavana työkaluna ja sen käyttökelpoisuutta tulisi tutkia osana esimerkiksi koneopin yhteydessä. Lisäksi tutkimus osoitti, miten eri tuoreen betonin ominaisuudet vaikuttavat sekoittimen teholukemaan ja täsmensi tutkimuskysymyksiä mahdollisille tulevaisuuden automaattisille mittausmenetelmille.Description
Supervisor
Punkki, JouniThesis advisor
Ojala, TeemuKeywords
concrete, workability, automation, slump test, flow table