Potential applications for high-strength concrete in cast in-situ structures
Loading...
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.
Author
Date
2019-03-11
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
75 + 8
Series
Abstract
High-strength concrete (HSC) is a concrete class with higher compressive strengths than that of commonly used normal-strength concrete (NSC). Although the limits defining HSC are continually changing as concrete in general increases in strength, but today HSC can be defined as concrete with cylindrical compressive strengths in the range of 50-100 MPa. Nevertheless, HSC does not only possess superior compressive strengths compared to NSC, but also the modulus of elasticity and general durability are improved when HSC is used appropriately. The advantages of using HSC in demanding construction projects has been recognized worldwide ever since it was introduced in the 1960s, enabling the construction of even higher skyscrapers in the US. However, since then, HSC has continued to primarily be used for extraordinary structures and buildings only. Therefore, this thesis aims to explain why the application areas of HSC has remained relatively narrow and whether using HSC for a wider range of structures and purposes can be beneficial. The unwillingness of using HSC further can in many cases be attributed to justified or unjustified prejudices connected to the use of this material. Although the general durability of structures is improved by using HSC, the fire resistance of plain HSC can undoubtedly be poorer than that of NSC. Also, the freeze-thaw resistance of concrete structures is indeed improved when using HSC, but to what extent is not fully established. Furthermore, beliefs that HSC require more care throughout the construction process, accompanied by that higher initial prices of this material will lead to higher total costs, are also aspects that need to be addressed to encourage further use of HSC. To demonstrate that the use of HSC instead of NSC does not result in higher overall costs a comparison was conducted evaluating how the use of different concrete strength classes affects the dimensions and final costs of various column cases. These evaluated concrete classes were also produced in laboratory conditions to study the actual strength and temperature developments. The production and testing of these concretes gave some indica-tions on how easily obtainable the design strengths are and what other challenges should be considered when producing HSC. Although the experimental production of the concrete classes showed that reaching the desired properties of both fresh and hardened concrete can be challenging, the column comparison indicates that significant economic benefits are attainable by using higher strength concrete classes.Höghållfasthetsbetong är en typ av betong som besitter en högre tryckhållfasthet än vad som är förknippat med vanligen använd betong. Även om gränserna för vad som kan betraktas som höghållfasthetsbetong ständigt ändras i takt med att betongens hållfasthet överlag ökar, kan man idag definiera höghållfasthetsbetong som betong med en cylindrisk tryckhållfasthet mellan 50–100 MPa. Det är dock inte endast hög tryckhållfasthet som kännetecknar höghållfasthetsbetong, även högre elasticitetsmodul och generellt bättre hållbarhet är förknippat med god användning av höghållfasthetsbetong. Fördelarna med användningen av höghållfasthetsbetong för krävande byggprojekt har erkänts världen över ända sedan materialet introducerades och möjliggjorde byggandet av högre skyskrapor på 1960-talet i USA. Sedan dess har likväl höghållfasthetsbetong huvudsakligen tillämpats endast vid uppförandet av extraordinära byggnader. Denna avhandling ämnar därför förklara varför tillämpningsområdena för höghållfasthetsbetong har förblivit relativt få, och huruvida en bredare tillämpning av detta material kan vara fördelaktigt. Oviljan att använda höghållfasthetsbetongen ytterligare bottnar ofta i antingen grundade eller ogrundade fördomar angående materialet. Även om den generella hållbarheten ökar vid användning av höghållfasthetsbetong, minskar onekligen brandbeständigheten jämfört med konventionell betong. Frostbeständigheten hos höghåll-fasthetsbetong är å andra sidan högre än hos vanlig betong, men till vilken grad är inte fullständigt fastställt. Dessutom måste aspekter som att höghållfasthetsbetong är mer krävande att gjuta och att användningen av detta material leder till högre totalkostnader adresseras för att främja en bredare användning av detta material. För att demonstrera att användningen av höghållfasthetsbetong, jämfört med konventionell betong, inte ger högre totalkostnader genomfördes en utvärdering angående hur betongens hållfasthet påverkar kostnader och dimensionering av pelare. De jämförda betongklasserna producerades även experimentellt för att studera den verkliga hållfasthetsutvecklingen samt temperaturproduktionen. Framställningen och proverna av betongerna gav indikationer om hur lättuppnåeliga de eftersträvade materialegenskaperna är, samt vilka utmaningar produktionen av höghållfasthetsbetong medför. Även om den experimentella produktionen av de olika betongklasserna visade att för att uppnå målsättningarna bör produktionsprocessen optimeras för den tillgängliga utrustningen, visar pelarjämförelsen att användningen av höghållfasthetsbetong kan medföra märkbara ekonomiska fördelar.Description
Supervisor
Punkki, JouniThesis advisor
Paukku, ElinaKeywords
high-strength concrete, high-performance concrete, reinforced concrete columns, economic design
