The industrial concrete floor is a very important part of an industrial building, distribution center, storage or shopping mall, and it must have high quality surfaces for operation. To achieve the high quality we must know the problems and how to treat them. The most important problems on the concrete floors are: (i) cracks which are caused by shrinkage and creep, (ii) curling resulting in a loss of contact between concrete slab and sub-base, and (iii) unevenness In this thesis, it is aimed to investigate the effect of optimizing the concrete mix with and without additional shrinkage reducing agents (SRA) to reduce the crack risk in industrial concrete floors. Four types of concrete recipes are used (A-D) which include a recipe with optimized mix design for minimum shrinkage, a reference recipe (standard mix), an optimized mix with SRA and a fourth recipe with the reference plus SRA. The testing program extended to 224 days of age and comprised e.g. free-shrinkage, restrained shrinkage, weight change, modulus of elasticity, compressive strength, splitting tensile strength and creep of concrete. At early ages, a 28 days, there are large differences in shrinkage-time relations for different mixes. Later than 28 days, the relations are closer. A comparison among shrinkage and creep test results of four recipes shows that recipes A and C have greater crack risk than recipes B and D. The recipe D has also the best result in restrained shrinkage test. These results are because of the aggrega-te graduation, type of cement and shrinkage reducing agents which all have a direct influence on the concrete properties. These tests were done by CBI (The Swedish Cement and Concrete Research Institute) during 2009.

Concrete is one of the most used building materials in the world because of its good properties. However, cement which is one of the main components in concrete, produces a high amount of heat during the hydration process. The generated heat leads to temperature rise inside the structure. This temperature rise becomes an issue for massive concrete structures, such as hydropower plants and dams, since natural cooling is no longer sufficient. In combination with restrained boundary conditions, increasing temperatures result in tensile stresses causing thermal cracking of the structure. Reducing thermal cracking in a restrained massive concrete structure can be done by lowering or controlling the temperature rise. Several methods of cooling can be used to achieve this. These methods may be divided in pre-cooling and post-cooling methods. To pre-cool concrete the cement content can be reduced by replacing it with mineral additions such as limestone, fly ash, silica fume and ground granulated blast furnace slag. Another method is to increase the size of the aggregates or to pre-cool the aggregates. Ice can also be used to reduce the temperature at casting the concrete and reduce the amount of water that is needed in the mix. The main post-cooling method is cooling pipes, with cold water circulating in the pipes to cool the structure. This master thesis project focuses on comparing the possible methods to reduce the temperature in massive concrete structures. Simulations with the computer program HACON were performed to analyse the effect of these methods. The results from this study showed that cooling pipes gave the best reduction of the maximum temperature and the maximum temperature gradient by 42 % and 76 %, respectively. However, if cooling pipes were to be avoided, the best result of the studied mineral additions was with a replacement of 30 % fly ash resulting in almost the same reduction in maximum temperature but less than one third of the reduction in the gradient. The reduction obtained with fly ash was not as efficient as cooling pipes; therefore appropriate combinations of different pre-cooling methods were also studied. The results of the combination of fly ash, ice, and larger aggregates showed even better reduction of the maximum temperature reduction compared to cooling pipes. The results also showed that the obtained temperature reductions were almost independent from the thickness of the structure. This conclusion is however only valid for massive structures, where cases with 1.5 and 3.0 m were analysed. Further study may be on finding suitable combination of pre-cooling methods to avoid the use of cooling pipes, as well as analysing the cost for the different pre-cooling methods. / Betong är ett av de mest använda byggmaterialen i världen, tack vare dess goda egenskaper. Cement, som är en av huvudkomponenterna i betong, genererar en stor värmeutveckling under hydratationen. Värmeutveckling som genereras leder till temperaturhöjningar i strukturen. Denna temperaturhöjning blir således ett problem för massiva betong- konstruktioner, såsom vattenkraftverk och dammar, på grund av att den naturliga avkylningen inte längre är tillräcklig för att avlägsna värmen. I kombination med yttre och inre tvång resulterar högre temperaturer i dragspänningar som orsakar sprickor i strukturen. Minskningen av sprickbildning i en fastgjuten massiv betongstruktur kan ske genom att minska eller reglera temperaturhöjningen. För att göra det kan flera kylmetoder användas. Dessa metoder kan delas in i förberedande kylning och efterkylning. Med förberedande kylning kan cementhalten i betong reduceras genom ersättning med mineraltillsatser såsom kalksten, flygaska, silikastoft eller markgranulerad masugnsslagg. En annan metod är att öka ballastens storlek eller att kyla ballasten. Is kan användas både för att minska temperaturen vid gjutning av betong och reducera mängden vatten som behövs i blandningen. Den vanligaste efterkylningsmetoden är användning av kylrör med cirkulerande kallt vatten för att kyla strukturen, dvs. utan att ändra mängden värme som produceras av cementhydratationen. Denna uppsats ämnar jämföra olika metoder för att reducera temperaturen i massiva betongkonstruktioner. Simuleringar har genomförts med datorprogrammet HACON i syfte att analysera inverkan av olika metoder. Resultaten från studien visade att kylrör gav den bästa minskningen av den maximala temperaturen och den maximala reduktionen av temperaturgradienten med 42 % respektive 76 %. Om kylrör ska undvikas erhålls det bästa resultatet vid användning av 30 % flygaska, vilket resulterade i en snarlik minskning i maximal temperatur med mindre än en tredjedel av reduktionen av gradienten. Då reduceringen med flygaska inte var lika effektiv som med kylrör har lämpliga kombinationer av olika förberedande kylmetoder studerats. Resultatet av kombinationen med flygaska, is och större ballast visade en ännu effektivare minskning av den maximala temperaturreduceringen jämfört med kylrör. Vidare visade resultaten även att de erhållna temperaturreduceringarna nästan var oberoende av konstruktionens tjocklek. Denna slutsats kan endast tillämpas för massiva konstruktioner, där fall med en 1.5 och 3.0 m tjock vägg analyserades. Fortsatta studier kan vara att hitta fler lämpliga kombinationer av förberedande kylmetoder för att undvika användning av kylrör, liksom att analysera kostnaden för de olika förberedande kylmetoderna.

The heat development that occurs due to the hydration of cement is important to consider during casting of massive concrete structures. By using computer programs that are based on finite element methods (FEM), simulations can be performed on the heat- and strength development. In this project, a FE program called ConTeSt has been used in order to predict the temperature- and strain development in a massive concrete wall. If the potential risks in a concrete structure are evaluated before casting, economical savings, including a better casting plan could be obtained. The structure under investigation was a concrete wall behind one of the spillways in the hydro power dam of Storfinnforsen. Due to a re-construction of the wall, an opportunity occurred to develop a measurement plan of the casting and perform simulations on the wall. A sensitivity analysis was performed in order to investigate the effects on the temperature- and strain development, by varying the cement content, ambient temperature, wind speed and degree of restraint in translation. The results showed, that a higher cement content increased the rate of hydration and hence the temperature in the concrete. Higher wind speeds contributed to more cooling of the concrete which, in some cases, resulted in cracking due to contraction of the material. Cracking due to contraction also occurred when the ambient temperature was decreased. The ambient temperature did not have a significant impact on the rate of hydration, but instead the impact was larger from the initial temperature of the fresh concrete. A higher initial temperature of the fresh concrete increased the rate of hydration, which increased the temperature in the material. The degree of restraint could only be varied in translation in ConTeSt and hence the effect on the strain development was not that significant. A crack risk analysis was performed where the developed tensile stresses were compared with the tensile strength of the concrete. The same factors were varied as in the sensitivity analysis. The results showed that the tensile strength was exceeded for most of the cases and thus that the crack risk was high. The required equipment, in order to perform the measurements on site, consisted of 7 strain gauges of the module KM-100B from TML Tokyo Sokki Kenkyujo, 2 data loggers of the module Spider-8 from HBM, at least a 25 m ø9 mm 5-core shielded cable and a computer with the software Catman Easy. / Värmeutvecklingen som uppstår på grund av hydratationen av cement är viktig att beakta vid gjutning av massiva betongkonstruktioner. Detta brukar göras genom simuleringar av värmeutvecklingen och hållfasthetstillväxten med hjälp av olika finita element (FE) program. I detta projekt har programmet ConTeSt använts för att på förhand kunna förutse temperatur - och töjningsutvecklingen i en massiv betongvägg. I och med detta kan bl.a. gjutningen planeras bättre samtidigt som ekonomiska besparingar kan åstadkommas om eventuella risker kan kartläggas innan gjutningen påbörjas. En ledmur bakom ett av utskoven i Storfinnforsens kraftverk undersöktes närmare i samband med en ombyggnad. Möjligheten uppstod att planera en mätning av gjutningen av ledmuren samt att utföra simuleringar av väggen i ConTeSt. En känslighetsanalys utfördes för att undersöka effekterna på temperatur- och töjningsutvecklingen genom att variera cementhalten, omgivningstemperaturen, vindhastigheten och graden av tvång i förskjutningen i längdriktningen av väggen. Resultaten visade att högre cementhalter ökade graden av hydratation vilket ökade temperaturen i betongen. Högre vindhastigheter bidrog till snabbare kylning av betongen vilket i vissa fall lett till sprickor på grund av kontraktion av materialet. Sprickor till följd av kontraktion uppstod även då omgivningstemperaturen sänktes. Omgivningstemperaturen hade ingen större påverkan på hydratationen, utan istället var det temperaturen av den färska betongmassan som visade större påverkan. Högre temperatur av den färska betongmassan ökade graden av hydratation vilket ökade temperaturen i betongen. Graden av tvång kunde i ConTeSt endast varieras i förskjutningen i längdriktningen av väggen vilket inte hade någon större effekt på töjningsutvecklingen. En sprickrisk analys utfördes där den utvecklade dragspänningen jämfördes med draghållfastheten. Analysen utfördes genom att variera samma faktorer som varierades i känslighetsanalysen. Resultaten visade att draghållfastheten överskreds i de flesta fall och att därmed sprickrisken var hög. För att genomföra mätningen blev slutsatsen att det behövs 7 st töjningsgivare av modell KM-100B från TML Tokyo Sokki Kenkyujo, 2 st data logger av typ Spider8 från HBM samt minst en 25 m ø9 mm skärmad 5-kärnkabel, inklusive en dator med programvaran Catman Easy.