Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

Masivni betoni - optimiziranje tehnologije ob uporabi naprednih preskusnih metod

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.01.00  Tehnika  Gradbeništvo   

Koda Veda Področje
T220  Tehnološke vede  Gradbeništvo, hidravlika, priobalna tehnologija, mehanika zemljin 

Koda Veda Področje
2.01  Tehniške in tehnološke vede  Gradbeništvo 
Ključne besede
masivni beton, agregat, cement, žlindra, adiabatna krivulja, krčenje betona, metoda končnih elementov, postopna gradnja
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (20)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  10379  dr. Violeta Bokan Bosiljkov  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  559 
2.  17449  Franci Čepon    Tehnični sodelavec  2018 - 2021  36 
3.  36622  Mitja Čotar  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021 
4.  21151  Rok Ercegovič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  39 
5.  30509  dr. Anka Ilc  Mehanika  Raziskovalec  2018 - 2021  13 
6.  31909  Primož Jurjavčič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021 
7.  20037  dr. Marjeta Kramar Fijavž  Matematika  Raziskovalec  2018 - 2020  165 
8.  08354  dr. Andrej Kryžanowski  Vodarstvo  Raziskovalec  2018 - 2021  441 
9.  05930  dr. Ana Mladenović  Geologija  Raziskovalec  2018 - 2021  802 
10.  50771  Gregor Narobe  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 
11.  35925  Mitja Plos  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  29 
12.  50085  Sebastijan Robič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021 
13.  13200  dr. Aljoša Šajna  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  181 
14.  35413  dr. Mateja Štefančič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  26 
15.  31255  dr. Petra Štukovnik  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  79 
16.  09168  dr. Jakob Šušteršič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  290 
17.  27666  dr. Gregor Trtnik  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  114 
18.  08437  dr. Goran Turk  Gradbeništvo  Vodja projekta  2018 - 2021  509 
19.  27508  dr. Janez Turk  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2021  201 
20.  01577  dr. Andrej Zajc  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018 - 2020  297 
Organizacije (5)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0235  IGMAT Inštitut za gradbene materiale, d.d.  Ljubljana  5498503000  392 
2.  0792  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo  Ljubljana  1626981  25.781 
3.  1013  IRMA, inštitut za raziskavo materialov in aplikacije, d.o.o. Ljubljana  Trzin  5672872  320 
4.  1502  Zavod za gradbeništvo Slovenije  Ljubljana  5866324000  9.543 
5.  3316  STRUCTUM, Inštitut za gradbeništvo, d.o.o.  Ajdovščina  6173985  13 
Povzetek
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.
Pomen za razvoj znanosti
Ocenjujemo, da bodo rezultati predlaganega projekta imeli predvsem naslednji bistveni pomen za razvoj znanosti in stroke: Rezultati eksperimentalnega dela: Analiza kompatibilnosti posameznih osnovnih materialov, primernih za gradnjo konstrukcij iz masivnega betona; Analiza primernosti posameznih sekundarnih materialov (žlindra) za uporabo v masivnih betonih v smislu njihovega vpliva na razvoj hidratacije in mehanskih ter termičnih karakteristik; Omenjeni rezultati bodo predstavljali pomemben prispevek, saj se bodo nanašali neposredno na lokalno dostopne materiale, katerih lastnosti se lahko bistveno razlikujejo od lastnosti drugih materialov, navedenih v svetovni literaturi. Zato vedenje o teh materialih ne moremo povzeti po raziskavah, ki so bile opravljene v tujini. Rezultati numeričnega dela: V okviru numeričnega dela projekta bomo razvili numerični model za izračun temperaturnega polja v (masivnih) betonskih konstrukcijah, ki bo imel predvsem naslednje karakteristike, pomembne za razvoj znanosti oziroma stroke na področju modeliranja gradnje masivnih betonskih konstrukcij: Povezanost med različnimi mehanizmi, ki vplivajo na obnašanje konstrukcij: prenos toplote in mase, deformiranje konstrukcij, Avtomatična določitev adiabatne krivulje betonske mešanice poljubne sestave na podlagi metode umetnih nevronskih mrež, Možnost modeliranja postopne gradnje ter določitev optimalne gradnje v smislu izračuna potrebne velikosti posameznih betonskih blokov in časovnega razporeda gradnje le teh ob upoštevanju dovoljenih pogojev in omejitev glede najvišjih temperatur in temperaturnih gradientov v posameznih betonskih blokih.
Pomen za razvoj Slovenije
Results of the proposed project are estimated to have mainly the following essential impact for the development of science and profession: Results of experimental work: Analysis of compatibility of individual basic materials, adequate for the construction of mass concrete structures; Analysis of adequacy of individual secondary materials (slag) for the use in mass concrete, considering their influence on the development of hydration and mechanical as well as thermal characteristics; These results shall represent an important contribution, since they will refer directly to the locally available materials, the properties of which can be significantly different from those of other materials to be found in the world literature. For this reason, knowledge about these materials cannot be taken from foreign research results. Results of numerical part: Within the numerical part of the project a numerical model for the calculation of temperature field in (mass) concrete structures will be developed. Its characteristics, important for the development of science and profession in the area of modelling the construction of mass concrete structures, will mainly be the following: Connections among different mechanisms influencing the behaviour of structures: transfer of heat and mass, deformation of structures, Automatic definition of adiabatic curve for concrete mix of arbitrary composition based on the method of artificial neural networks, Possibilities of modelling gradual construction and definition of optimal construction in the sense of calculating the necessary size of individual concrete blocks and time distribution of their construction, by taking into account the permitted requirements and limitations regarding the highest temperatures and temperature gradients in individual concrete blocks.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zgodovina ogledov
Priljubljeno