Temperatursimulering og kontrol i beton som et optimeringsværktøj i elementproduktion Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Aalborg, 2017-06-08
Er der noget at optimere ift. beton i vores produktion? 2 1. Er vi sikre på, at styrken er høj nok til at linerne kan kappes og elementet afformes? 2. Er hærdeforholdene optimeret, så der ikke spildes unødig tid og ressourcer? 4. Hvornår kan tildækningen fjernes jf. gældende krav?? 3. Er vi sikre på, at der ikke opstår unødigt høje temperaturer og temperaturforskelle over tværsnittet 5. Kan vi dokumentere styrken ved afformning? 6. Hvordan påvirker en ændring i betonrecepten styrke- og varmeudviklingen i betonkonstruktionen?
Optimeringsværktøjer til betonelemetproduktion 3 Indhold Hærdeteknologi ultra kort Temperatursimulering AP TempSim Temperaturmåling til vurdering af modenhed og trykstyrke AP Maturity Eksempler fra betonelementproduktion Broelement Forspændte tagelementer Opsummering
Hærdeteknologi - kort 4
Hærdeteknologi - kort 5 Reaktionen mellem cement og vand er temperaturafhængig Hærdningens hastighed fastligges ift. hastigheden ved 20 C Betonens modenheden er den ækvivalente alder ved 20 C, bestemt ud fra en summering af hærdehastigheden over tid. Hærdeforløb i beton ved forskellige temperaturer kan derved sammenlignes. En betons egenskabsudvikling ved en given temperaturhistorie kan bestemmes ud fra kendt sammenhæng med modenheden, ex: Varmeudvikling og modenhed Styrkeudvikling og modenhed
AP optimeringsværktøjer i betonelementproduktion 6 AP TempSim AP Maturity
AP optimeringsværktøjer i betonelementproduktion 7 AP TempSim Simulering af temperaturudvikling i simple betontværsnit: Beregning af styrke- og varmeudvikling i betontværsnittet Optimering af hærdeforhold: Form, varme, omgivelser, etc Vurdering af betonsammensætning i forhold til hærdning af betonen: Cementtype, pulversammensætning, etc.
AP TempSim - Temperatursimulering 8 Beregning af temperaturforløb i hærdeperioden Betons hærdning: Udvikling af varme som følge af betonens hærdeproces Varmeledning: Transport af varme/energien gennem tværsnittet og ud i omgivelserne Tildækning el. curing Vind Varme udv. Støbeform Isolering Lufttemperatur Underlagets: Temperatur og materialeparametre
AP TempSim - Temperatursimulering 9
AP TempSim - Temperatursimulering 10 Output - TempSim Temperaturudvikling i relevante dele af tværsnittet Største temperaturforskel Styrke som funktion af tid
AP TempSim - Temperatursimulering 11 AP TempSim: Til simple tværsnit Nemt at anvende Hurtigt at ændre parametre optimering af hærdebetingelser eller ændring af betonsammensætning Indbygget estimering af varme- og styrkeudvikling for betoner baseret på cement fra Aalborg Portland Kommer i onlineversion ultimo 2017.
AP optimeringsværktøjer i betonelementproduktion 12 AP Maturity Temperaturmåling som kontrolværktøj: Nøjagtig bestemmelse af styrke- og modenhedsudvikling vha. simpel temperaturmåling Dokumentation af hærdeforhold Dokumentation af styrkeudvikling
AP Maturity Temperaturmåling som kontrolværktøj 13 Online program kan anvendes fra medio 2017 Input: Kendt styrkeudvikling fx 1, 7 og 28 døgn ved 20 C Temperatur målt via datalogger i betonelement Output: Temperaturkurve Modenhed som funktion af tid Styrke som funktion af tid
AP Maturity Temperaturmåling som kontrolværktøj 14
AP Maturity Temperaturmåling som kontrolværktøj 15
AP Maturity Temperaturmåling som kontrolværktøj 16 AP Maturity Undgå spild ved at afforme på det optimale tidspunkt Undgå lagring af prøvecylindere ved formen Optimering af produktionen (formtid eller opvarmning) Datahistorik og indsigt Foreligger fra ca. 1. juli 2017 i en online version adgang med brugernavn og password via www.aalborgportland.dk.
Eksempel 1 - Brobjælke 17 Broelement til Banedanmark Krav: Maksimalt 60 C Størst tilladelige temperaturforskel: 15 C Krav til afformningsstyrke: 20 MPa Krav til 28 døgnsstyrke: 40 MPa Cementtype: CEM I 42.5 SR5
Eksempel 1 - Brobjælke 18 Model i AP TempSim :
Temperatur i C Eksempel 1 - Brobjælke 19 Temperatur forskellige steder i tværsnittet Temperatursimulering T-Max T-Diff ØVH ØS ØHH HS 50 NHH NS NVH VS Middel 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 Tid i timer Maksimal temperatur: 60 C => ok Maksimal temperaturforskel: 15 C => ok
Trykstyrke i MPa Eksempel 1 - Brobjælke 20 Resultater fra AP TempSim Styrkeudvikling 50 F-Min F-Max F-Mid 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Tid i timer 20 MPa afformningsstyrke: Efter ca. 3 døgn 40 MPa i 28 døgnsstyrke: Efter ca. 23 døgn
Eksempel 2 Forspændte tagplader 21 AP Maturity til verfikation af styrke ved kaping af liner: Krav til betonstyrke ved kapning af liner: ~ 36 MPa Er vi sikre på styrken ved linerne en vinterdag, hvor vi ikke med sikkerhed kender betontemperaturen eller haltemperaturen? Referencestyrkeudvikling fastlagt (ved 20 C i laboratoriet) Temperatur målt via termoføler i udvalgte punkter. Kender vi Måler vi
Eksempel 2 Forspændte tagplader 22 Resultat fra AP Maturity
Eksempel 2 Forspændte tagplader 23
Muligheder med værktøjer 24 Dokumentation for styrken i diverse elementer Vurdering af behov for tildækning ud fra krav i EN 13369 Simulering af temperatur og styrke, og optimering før formopbygning. Optimering af: Varme i formbord Isolering af form Betontemperatur Valg af cementtype Pulversammensætning
Temperatursimulering og kontrol i beton som et optimeringsværktøj i elementproduktion Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Aalborg, 2017-06-08