Effect of concrete meso-structure on initiation and propagation of cracks - experiments and two-scale numerical model - Project - MOST Wiedzy

Search

Effect of concrete meso-structure on initiation and propagation of cracks - experiments and two-scale numerical model

Celem 3-letniego doświadczalno-teoretycznego projektu badawczego jest wyjaśnienie mechanizmu powstawania i propagacji rys w betonie w obszarze statycznym w zależności od jego niejednorodnej mezo-struktury oraz opisanie go przy zastosowaniu nowoczesnego dwuskalowego modelu matematycznego, łączącego proces zarysowania na poziomie kruszywa (poziom mezo) z procesem zarysowania na poziomie struktury (poziom makro). Na poziomie mezo zostaną uwzględnione 4 najważniejsze fazy w betonie: kruszywo, zaprawa cementowa, makro-pory i strefy przejściowe między kruszywem a zaprawą cementową. Fazy te zostaną odtworzone na podstawie zdjęć z mikro-tomografu komputerowego 3D najnowszej generacji. Szczególną rolę w kształtowaniu własności betonu odgrywają strefy przejściowe. Strefy te będące najsłabszą fazą w betonie są obszarami inicjacji i propagacji mikro-rys, które łączą się następnie w makro-rysy poprzez mostkowanie. Wyniki numeryczne zostaną zwalidowane na podstawie doświadczeń laboratoryjnych (zginanie, rozłupywanie, jednoosiowe ściskanie), w których zostanie szczegółowo zbadany mechaniczny wpływ poszczególnych faz betonu na makroskopowe własności mechaniczne betonu (wytrzymałość, kruchość i geometria rys). Badania składają się z dwóch uzupełniających się części: doświadczalnej i teoretycznej. W części doświadczalnej wykonane zostaną obszerne quasi-statyczne badania laboratoryjne mające na celu określenie ilościowego wpływu mezo-struktury betonu na jego zachowanie się pod obciążeniem. W części obliczeniowej zostanie sformułowane dwuskalowe prawo konstytutywne dla betonu, łączące proces zarysowania na poziomie kruszywa (poziom mezo) z procesem zarysowania na poziomie struktury (poziom makro). W wyniku badań powstanie nowa baza wiedzy o zachowaniu się zarysowanego betonu z uwzględnieniem wpływu rzeczywistej mezo-struktury. Uzyskane informacje będą pomocne do projektowania betonu z ulepszonymi parametrami odnośnie wytrzymałości i kruchości oraz do rozwiązywania różnych problemów mechanicznych związanych z pękaniem materiałów kruchych i quasi-kruchych. Wykonane badania o charakterze podstawowym umożliwią budowę narzędzi do badań stosowanych, które pozwolą w przyszłości na praktyczne zastosowania naszego dwuskalowego modelu numerycznego do obliczania i projektowania konstrukcji betonowych i żelbetowych.

Details

Project's funding:
OPUS
Realisation period:
unknown - unknown
Project manager:
prof. dr hab. inż. Jacek Tejchman
Realised in:
Department of Building Structures and Material Engineering
Request type:
Krajowy Program Badawczy
Domestic:
Domestic project
Verification:
Gdańsk University of Technology

seen 26 times