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Title
Creep of shotcrete : experiments and micromechanical modeling / von Georg Handler
Additional Titles
Kriechverhalten von Spritzbeton: experimentelle Untersuchungen und mikromechanische Modellierung
AuthorHandler, Georg
CensorLackner, Roman ; Pichler, Christian
Published2009
Description55 Bl. : Ill., zahlr. graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Kriechen / Spritzbeton / Kriechexperimente / Mori-Tanaka
Keywords (EN)creep / shotcrete / creep tests / creep experiments / Mori-Tanaka
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-25226 Persistent Identifier (URN)
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Creep of shotcrete [4.25 mb]
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Abstract (German)

Die realistische Beschreibung des Kriechverhaltens von jungem Spritzbeton ist für die Bestimmung des Auslastungsgrades von Spritzbetonschalen im Rahmen von Tunnelbauprojekten von entscheidender Bedeutung.

In den letzten Jahren ermöglichten neuartige experimentelle Methoden sowie Fortschritte im Bereich der Materialmechanik die Entwicklung sogenannter Mehrskalenmodelle,die eine Beschreibung der für das Kriechverhalten von zementgebundenen Werkstoffen verantwortlichen physikalischen und chemischen Prozesse auf der Beobachtungsebene erlauben, auf der diese Prozesse tatsächlich wirksam sind.

Die Arbeit umfasst folgende Themen:

Homogenisierung des elastischen und viskoelastischen Materialverhaltens:

Die Bestimmung der makroskopischen Eigenschaften erfolgt ausgehend von der sogenannten Mörtelebene (Aggregat in Zementsteinmatrix) unter Anwendung (i) der Kontinuumsmikromechanik (Mori-Tanaka Schema) und (ii) der Methode der finiten Elemente.

Die Ergebnisse der beiden Homogenisierungsmethoden werden einander gegenübergestellt.

Fünf verschiedene Spritzbetonmischungen, welche im Tunnelbauprojekt "Lainzer Tunnel" eingesetzt wurden, werden hinsichtlich ihres Kriechverhaltens untersucht. Die dadurch erhaltenen Kriechnachgiebigkeiten werden in Abhängigkeit des Hydrationsgrades dargestellt.

Schließlich erfolgt ein Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den Kriecheigenschaften, die mit dem Mehrskalenmodell prognostiziert wurden.

Abstract (English)

The realistic description of the creep behavior of early-age shotcrete is essential for determination of the degree of loading of shotcrete linings serving as primary support in tunnel construction.

In recent years, novel experimental methods and progress in the field of micromechanics have led to the development of so-called multiscale models, allowing the consideration of physical/chemical processes causing creep of early-age cement-based materials at the scale of their occurrence.

This thesis comprises:

Upscaling of elastic and viscoelastic material behavior:

The macroscopic properties of shotcrete are determined by considering two material phases (cement paste and aggregate) at the so-called mortar-scale using (i) micromechanical methods (Mori-Tanaka scheme) and (ii) the Finite Element approach.

The results obtained from the two upscaling methods are compared.

Five different shotcrete mixtures, which have been employed in different sections of the tunnel construction project "Lainzer Tunnel", are investigated experimentally as regards their creep behavior.

The obtained model parameters describing the creep behavior are determined as a function of the hydration degree.

Finally, the experimentally-obtained results are compared with those predicted by the multiscale model.

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