Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Temperatursprickor i betong: Metodutveckling för sprickbegränsning och uppföljning av uppsprickning i en tunnelkonstruktion
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Thermal cracks in concrete : Method development and follow-up of cracking in a tunnel structure (English)
Abstract [sv]

För att reducera risken för temperatursprickor vid motgjutningar kan motgjutna betongkonstruktioner värmas upp för att minska de temperaturdifferenser som orsakar temperatursprickorna. Inom anläggningsbyggandet är ingjutna värmekablar den vanliga metoden för att åstadkomma detta. Två nackdelar med värmekablarna är dels att de måste förberedas för och gjutas in vid en tidigare gjutning, dels att de kan gå sönder vid gjutningen och därmed bli obrukbara. Som ett alternativ och komplement till värmekablarna utformades och producerades under 2014 en ny typ av värmematta avsedd för uppvärmning av betongkonstruktioner. Denna nya värmematta är uppbyggd på samma sätt som så kallade tjältiningsmattor men har en lägre elektrisk effekt. Tack vare den lägre effekten ska den utan att överhettas kunna användas kontinuerligt i ett antal dagar och på så vis öka medeltemperaturen i betongen.

I detta arbete undersöks vilken uppvärmande funktion värmemattan har på den underliggande betong som ska värmas upp. Detta undersöktes i fyra fältförsök genom temperaturmätningar på olika höjder i de betongkonstruktioner som värmdes upp. Försöken gjordes på bottenplattor och valv och värmemattorna täcktes vid försöken med 10 mm betongtäckmatta av cellplast. Försöken genomfördes i både soligt och torrt samt molnigt och regnigt väder. Mätdata från dessa försök användes sedan för att ta fram ett förslag för hur värmemattans uppvärmande funktion kan modelleras i programmet Contest. Detta förslag presenteras i avsnitt 5.1.2och är det huvudsakliga resultatet av detta arbete. Det kan användas för att inkludera värmemattans funktion vid bedömningar av sprickrisk i Contest.

I denna uppsats beskrivs också två verkliga gjutningar av en tunnelkonstruktion där värmemattan använts som sprickbegränsande åtgärd. Slutligen gjordes en ekonomisk betraktelse av värmemattan som sprickriskbegränsande åtgärd där den jämfördes med alternativet att använda värmekablar.

Slutsatsen av denna uppsats är att värmemattans uppvärmande funktion på ett enkelt och ändamålsenlig sätt kan modelleras i programmet Contest genom den metod som föreslås. I förslaget tas hänsyn till att nederbörd och solstrålning påverkar uppvärmningen. Därför kan den verkliga uppvärmningen bli högre än vad som erhålls med förslaget, som ger en uppvärmning på den säkra sidan. Denna konservativa, medvetet något lågt bedömda uppvärmning motsvarar den som fås av konventionella värmekablar monterade på överkantsarmering med 40 cm c/c-avstånd. Ur ekonomisk synvinkel innebär ett inköp av värmemattor en relativt stor initial investeringskostnad jämfört med värmekablar. Värmemattan som metod är därför dyrare initialt, men blir så småningom lönsam eftersom värmemattan kan återanvändas ett stort antal gånger. Utifrån de ekonomiska antaganden som gjordes i denna uppsats var värmemattorna billigare än värmekablarna efter ungefär 30 gångers användning.

Abstract [en]

In order to reduce the risk of thermal cracks in a concrete structure it is recommended to reduce the temperature differences between already existing concrete parts and the newly cast parts. Therefore, adjacent and already cast parts of the structure are sometimes heated up prior to casting of a new concrete part. This reduces the temperature differences within the structure and thus the risk of thermal cracks. This heating is generally done via heating cables placed in the concrete. This method has two drawbacks: firstly, one has to plan for the heating cables in an early stage and secondly, the cables sometimes break when cast in. As an alternative and compliment to the heating cables, a new type of heating mat for heating of concrete structures was designed and produced during 2014. It is built the same way as frost thawing mats but has a lower electrical effect to avoid overheating when heating the concrete.

The main subject that is investigated in this thesis is the effect the heating mat has on the underlying concrete. This was investigated in four field trials by measuring the temperature in concrete members while heating them up with the heating mats. The field trials were effected on concrete slabs and vaults and the heating mats were covered with a concrete curing mat made of 10 mm cellular plastic. The field trials were conducted in sunny and dry conditions as well as in cloudy and rainy conditions. Data from the field trials were used to produce a proposal on how to model the heating mat’s warming effect in Contest. This proposal is presented in Section 5.1.2and is the main result of this thesis. It can be used to include the heating mat’s effect in simulations to estimate thermal crack risks in Contest.

In addition, two real castings of a tunnel structure are described in which heating mats were used to reduce the risk for thermal cracks. These two castings are studied regarding the risk for thermal cracking. Finally, an economical comparison is made where using heating mats is compared to using heating cables.

The conclusion of this thesis is that the warming effect of the heating mat can be modeled in Contest in a simple and appropriate manner according to the proposed method. The proposed method considers that precipitation and sunshine influence the heating of the concrete. The actual temperature rise in the heated concrete might therefore be greater than what is obtained using the method in Contest, which gives a rise in temperature on the safe side. This conservative, slightly low estimation of the rise in temperature corresponds to using heating cables mounted on the upper reinforcement with a c / c distance of 40 cm. From an economic point of view, the purchase of heating mats means a relatively important initial investment cost compared to heating cables. Using heating mats instead of heating cables is therefore initially more expensive, but will eventually be profitable since the heating mats are not consumed. Based on the economic assumptions made in this thesis the heating mat was less expensive than heating cables if used more than about 30 times.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 139 p.
Series
TRITA-BKN-Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 470
Keyword [sv]
Temperatursprickor, värmematta, Contest, sprickrisk, temperaturmätning, numeriska simuleringar
National Category
Construction Management Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-177540OAI: oai:DiVA.org:kth-177540DiVA: diva2:873217
External cooperation
Svevia AB och Projektengagemang AB
Subject / course
Concrete Structures
Educational program
Master of Science in Engineering - Urban Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-11-24 Created: 2015-11-23 Last updated: 2015-11-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5611 kB)301 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5611 kBChecksum SHA-512
160a6b0083f7ef49d7d26a7d42ae754ab7cb1eafec2eaf6a9751457ff1258e2ba08fd086c40f62395becfa38f10adfba7bebfe2cad42b1ff6c89c0ec865d02b8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Civil and Architectural Engineering
Construction ManagementInfrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 301 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 700 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf