Cracking in early-age concrete walls develops mainly due to thermal restraint stresses. These cracks are of great concern in the structures where strict tightness requirements are defined such as the walls of radiation shielding containments. The paper aims at defining major phenomena responsible for early-age cracking and discusses the main factors which influence these phenomena. Structural behaviour of early-age walls is presented on the example of a radiation shielding wall in which severe early-age cracking was observed. The currently used methods for structural analysis of early-age walls are referred to and discussed. It is shown that the analysis of such structures can be performed with simple approaches suitable for manual calculations if the behaviour of the analysed structure is understood. The cracking risk in walls depends mostly on the temperature change during cooling, thermal gradient at the thickness of the wall and the degree of restraint. The degree of restraint should be limited by construction of the wall in short segments; as the degree of restraint is a known value, the design, execution and curing of the wall should concentrate on limitation of the temperature change to a calculated value. In the important structures the temperature development should be continuously measured and its unexpected changes should be instantaneously accommodated.
PL
Wczesne rysy termiczno-skurczowe w ścianach betonowych powstają głównie w efekcie termicznych naprężeń wymuszonych. Rysy te są poważnym problemem w konstrukcjach, dla których określone są rygorystyczne wymagania szczelności, takich jak ściany obudów ochrony radiologicznej. Celem artykułu jest zdefiniowanie głównych zjawisk odpowiedzialnych za powstawanie tych rys oraz omówienie głownych czynników mających wpływ na te zjawiska. Zachowanie ścian wykonanych z młodego betonu zostało przedstawione na przykładzie obudowy ochrony radiologicznej, w której we wczesnym wieku zaobserwowano poważne rysy. Przywołano oraz omówiono obecnie stosowane metody analizy zachowania ścian betonowych we wczesnych fazach dojrzewania betony. Wykazano, zrozumienie zachowania tych konstrukcji pozwala na ich analiza przy użyciu prostych, manualnych metod obliczeniowych. Ryzyko zarysowania ścian zależy głównie od spadku temperatury podczas chłodzenia, gradientu temperatury na grubości ściany oraz stopnia skrępowania. Stopień skrępowania należy ograniczać poprzez realizację ściany w postaci krótkich segmentów; jako że stopień skrępowania jest wartością znaną, projektowanie, wykonawstwo oraz pielęgnacja ściany podczas jej dojrzewania powinny koncentrować się na ograniczeniu temperatury do wyznaczonej wartości. W odpowiedzialnych konstrukcjach temperatura powinna być mierzona w sposób ciągły, a jej niezamierzone zmiany powinny być natychmiastowo korygowane.
This study focuses on the complex dynamics of heat dissipation within diaphragm walls during concrete hydration, crucial in construction engineering. Experimental measurements from three sites in Poland, featuring diaphragm walls of varying thicknesses, ranging from 1 to 1.5 meters, were compared to a numerical model. The model, using a Finite Difference Method, incorporated stages of execution of adjacent panels and their thermal influence. The results closely mirrored the measured temperatures, validating the accuracy of its predictions. Despite minor discrepancies, mostly within ±3ºC, the method effectively approximated real-life scenarios. Suggestions for model enhancements include incorporating the effect of concrete admixtures and refining the modeling of sequential panel execution. The thermal soil parameters, their possible range, and their impact on hydration heat dissipation in deep foundations emerged as crucial insights. This research serves as a foundation for deeper investigations into early-age behavior in deep foundations, aiming to extend the analysis to stress and strain domains to unravel characteristic cracking patterns observed in diaphragm walls.
PL
Artykuł koncentruje się na badaniu złożonych procesów dyssypacji ciepła w ścianach szczelinowych podczas hydratacji betonu, co jest istotne w inżynierii budowlanej. Przeprowadzono eksperymenty na trzech różnych placach budowy w Polsce, gdzie ściany szczelinowe miały różne grubości od 1 do 1,5 metra. Zebrane pomiary porównano z modelem numerycznym, który wykorzystuje metodę różnic skończonych obejmował również zmienność parametrów w czasie na skutek wykonania sąsiedniej sekcji ściany szczelinowej. Model wykazał znaczną zgodność z rzeczywistymi temperaturami, co potwierdza jego trafność predykcyjną. Chociaż zaobserwowano pewne różnice, głównie w granicach ±3°C, metoda skutecznie oddaje realne warunki. Zalecenia dotyczące ulepszeń modelu obejmują uwzględnienie domieszek do betonu oraz optymalizację modelowania sekwencji wykonania paneli sąsiednich. Istotnym wnioskiem są również informacje o parametrach termicznych gruntu i ich wpływie na dyssypację ciepła w betonie. Badania te stanowią podstawę dla dalszych badań nad zachowaniem konstrukcji w początkowych fazach wiązania betonu fundamentów głębokich. Celem jest rozszerzenie analizy na pole naprężeń i odkształceń, co pozwoli zrozumieć charakterystyczne zarysowania obserwowane w ścianach szczelinowych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.