Vattenbyggnadsbetong används som en samlande beteckning på betongkonstruktioner relaterade till vattenkraftanläggningar, dammar och tyngre anläggningar. Med stor framgång har man använt betong under mycket lång tid för dessa typer av konstruktioner. Dessa konstruktioner ställer höga krav på betongens kvalitet och konstruktionsutformning eftersom de förväntas ha en livslängd på ett hundra år eller mer.   Vid gjutning så utsätts betongen för en temperaturstegring som kan leda till sprickbildning i den nygjutna konstruktionen. Eftersom temperaturstegringen är den primära orsaken till sprickrisken så kan man använda olika metoder för att minska detta. Ett verksamt sätt för att minska temperaturstegringen är att försöka hålla cementhalten i betongen så låg som möjligt, eftersom man vid adiabatiska förhållanden kan säga att den totala temperaturstegringen är direkt proportionell mot cementhalten i betongen. Ett verksamt sätt är att minska denna temperaturstegring är att använda sig utav en del flygaska istället för cement. Flygaska är en pulvermassa som fås vid tillverkning av el- och värmeproduktion på kolkraftverken och kraftvärmeverken. Flygaska är ett puzzolant material vilket innebär att det reagerar med kalciumhydroxid och vatten, och kan på så vis delvis ersätta klinker i cement.   Syftet med denna rapport är att ge en ökad förståelse i hur flygaska påverkar vattenbyggnadsbetong. Genom att läsa denna rapport så får man till en början grundläggande kunskaper om vad betong, vattenbyggnadsbetong och flygaska är för något. Vidare avsnitt som behandlas är sprickbildning i vattenbyggnadsbetong, allmän kunskap följt utav orsaker och åtgärder. En jämförelse har gjorts mellan en typisk vattenbyggnads konstruktionsdel, med respektive utan flygaska. Det som jämförts är hur konstruktionen påverkats med respektive utan flygaska med avseende på hållfasthet, beständighet och risk för sprickbildning. Vidare så har temperatursprickberäkningar utförts med programmet HACON. Syftet med beräkningarna var att visa hur olika parametrar med respektive utan flygaska påverkar risken för sprickbildning i en typisk vattenbyggnadskonstruktion.   Resultatet av temperaturberäkningarna visar att man får en lägre temperaturutveckling i en monolit gjuten med flygaska och anläggningscement jämfört med en monolit gjuten med anläggningscement utan flygaska. I och med den reducerade temperaturutvecklingen så uppstod det lägre spänningar i flygaskemonoliten. I undersökningen som utförts i denna rapport visar resultatet att det uppstår dragspänningar som överskrider draghållfastheten i monoliten utan flygaska och därmed spricker konstruktionen. I monoliten som undersökts med flygaska som sprickförebyggande åtgärd uppstår dragspänningar som är lägre än draghållfastheten och därmed spricker inte konstruktionen. Resultatet visar att sprickrisken i en typisk vattenbyggnadskonstruktion kan reduceras med flygaska som sprickförebyggande åtgärd. / Engineering Concrete is used as a collective term for concrete structures related to the hydropower plants, dams and heavier plants. With great success, concrete has been used for a very long time for these types of structures. These constructions make high demands on the concrete quality and construction design as they are expected to have a lifetime of a hundred years or more.   In casting such concrete is exposed to a temperature which can lead to cracking of the newly cast structure. Because the temperature rise is the primary cause of cracking, you can use various methods to reduce this. An effective way to reduce the temperature rise is to try to keep the cement content in the concrete as low as possible, because at the adiabatic conditions may say that the total temperature rise is directly proportional to the cement content in the concrete. An effective way to reduce the temperature rise is to use out some fly ash instead of cement. Fly ash is a powder mass obtained in the production of electricity and heat in coal-fired plants and cogeneration plants. Fly ash is a puzzolanic material which means that it reacts with calcium hydroxide and water, and can thus partially replace cement clinker.   The purpose of this report is to provide a better understanding of how the fly ash affecting hydraulic concrete. By reading this report you will get at first a basic knowledge of what the concrete, hydraulic concrete and fly ash are. Furthermore, the section that dealt with the cracking of the hydraulic concrete, general knowledge followed out causes and remedies. A comparison has been made between a typical water building structural component, with and without fly ash. What has been compared are how the construction affected with and without fly ash on strength, resistance and the risk of cracking. Furthermore, the temperature dot calculations performed with the program HACON. The purpose of the calculations was to show how the different parameters with and without fly ash affects the risk of cracking of a typical hydraulic structures.   The result of the temperature calculations show that you get a lower temperature development in a monolith cast with the fly ash and the construction cements compared to a monolith molded with construction cement without fly ash. With the reduced temperature development arose lower tensions in the flyashmonolith. In the survey carried out in this report, the results show that there is tension that exceeds the tensile strength of the monolith without fly ash and thereby bursting the structure. The monolith examined with fly ash as crackreducing action occurs tensile stresses which are lower than the tensile strength and thus does not crack structure. The results show that the cracking in a typical hydraulic structures can be reduced with fly ash.

Creep is defined as deformation that takes place under constant load after an initial elastic response. This thesis focuses on a material property problem area that concerns stress analysis. Focus is on stress development considering creep deformations occurring when a concrete structure is under load, i.e. stress analysis with viscoelastic properties of the material.From laboratory tests, both elastic modulus and deformations over time are estimated in an evaluation process. Usually, deformations of moist sealed samples are denoted basic creep. At Luleå Technical University creep measurements are evaluated according to the theory and methodology in Larson and Jonasson (2003a, 2003b). The model is denoted Linear Logarithmic Model, used for moist sealed concrete samples. This thesis involves an investigation of the evaluation procedure for basic creep performed in Thysell laboratory at LTU, to examine how sensitive the evaluation process is for the outcome from stress calculations. The calculations are performed in the Finite Element Method software ConTeSt Pro.The aim of the thesis is to analyze the sensitivity of evaluation of basic creep and of the Linear Logarithmic Model (LLM) by making changes in the evaluation process to see how different parameters sets effect calculated stresses/strains during through crack analysis. The changes are solely done in the relaxation spectra.The purpose is also to analyze how sensitive the changes made in the evaluation process are when typical cases are studied. The typical cases are defined with a structure of a newly cast wall on a mature slab, where various thickness of the wall during different temperature conditions are analyzed. The temperature conditions are named standard, winter and summer. With this, concrete is tested and evaluated to yield two material parameter sets useful for temperature - and stress calculations for young concrete.The material parameter sets were analyzed and their creep values were converted into relaxation values, i.e. relaxation spectra, according to Maxwell-chain formulation for LLM. ConTeSt calculations generate temperature development for the walls and slabs. Colour maps and values of the strain ratio for each studied case are also obtained.It can be established that the evaluation process of basic creep is sensitive. A conclusion to be drawn is that small changes in the relaxation spectra, gives changes in the results of stress calculations for the typical cases. As soon as we deviate from the temperature development for the test performed in the laboratory, either by changing the thickness of the wall or by testing different temperature conditions we get a different temperature development than the tested one. With the deviation in the calculated temperature development compared to the measured one, a difference in the calculated strain ratios for the two different material parameter sets created are found.The main discovery in this work is that when a geometry of the wall that is identical to the geometry of the concrete tested at the laboratory is analyzed, a small deviation in the calculations of strain is obtained. This is expected since the temperature development in the created wall will follow the temperature development of the tested concrete. When differing from this geometry and temperature case, differences in calculated strain ratios are observed. / Krypning är deformation som sker under en konstant belastning och i detta examensarbete är det fokus på deformationer av fuktförseglade betongprover. Detta examensarbete är inriktat på olika materialparametersuppsättningar som berör spänningsanalyser. Det är fokus på spänningsutveckling med avseende på krypdeformationer som uppstår när en betongstruktur är under belastning. Detta gällande spänningsanalyser med viskoelastiska egenskaper hos betongmaterialet. Från laboratorietester bestäms både elasticitetsmodulen och deformationer över tid i en utvärderingsprocess. På Luleå tekniska universitet, utvärderas krypningsmätningarna enligt teorin och metodiken som finns beskriven i Larson och Jonasson (2003a, 2003b). Modellen är benämnd Linjär Logaritmisk Modell (LLM), som används för fuktförseglade betongprover. Examensarbetet innehåller en undersökning av utvärderingsprocessen för krypning utförda i Thysell laboratoriet vid LTU. Detta för att undersöka hur känslig utvärderingsprocessen är för resultatet av spänningsberäkningar. Beräkningarna utförs i Finita Elementprogrammet ConTeSt. Syftet med detta arbete är att analysera känsligheten i utvärderingen av krypning för fuktförseglade betongprover och för den Linjära Logaritmiska modellen genom att göra ändringar i utvärderingsprocessen för att se hur olika materialparametersuppsättningar påverkar beräknade spänningar under analys av genomgående sprickor. Ändringar görs endast i relaxationsspektra. Syftet är också att analysera hur känsliga förändringarna i utvärderingsprocessen är när olika typfall studeras. Typfallen definieras av ny gjuten vägg på en mogen betongplatta, där olika väggtjocklekar under olika temperaturförhållanden analyseras. Temperaturförhållandena benämns standard, vinter och sommar. Därvid testas och utvärderas betongen för att ge två materialparameteruppsättningar som är användbara för temperatur- och spänningsberäkningar för ung betong.Materialparameteruppsättningarna analyserades och deras krypvärden konverterades till relaxationsvärden, så kallade relaxations spektra, genom att använda Maxwell element för LLM. Från ConTeSt beräkningar erhålls värden för temperaturutveckling i vägg samt platta. Värmeutvecklingskarta tillsammans med värden på töjningskvoten för väggarna under varje studerat temperaturfall erhålls också från ConTeSt programmet. Det kan fastställas att den studerade utvärderingsprocessen för krypning är känslig. Små ändringar i relaxationsspektra ger variationer i resultatet av spänningsberäkningar för de olika typfallen. Så fort vi varierar den beräknade väggens temperaturutveckling från temperaturutvecklingen för testet som utförts i laboratoriet, antingen genom att ändra väggtjocklek eller genom att testa olika temperaturförhållanden, så erhålls en annorlunda temperaturutveckling än den som togs fram från laboratoriet. Med avvikelser i de beräknade temperaturutvecklingarna jämfört med den erhållna temperaturutvecklingen från den testade betongen i laboratoriet beräknas och analyseras skillnaden i töjningskvot. Den huvudsakliga upptäckten i detta arbete är att när den beräknade geometrin på väggen är identisk med den geometri som används för testriggen i laboratoriet, erhålls små variationer i de beräknade töjningskvoten. Detta är förväntat eftersom temperaturutvecklingen i den beräknade väggen är densamma som för betongen i testriggen i laboratoriet. När man avviker från den geometri eller de temperaturförhållandena som är identiska till dem i laboratoriet så erhålls större avvikelser i värden för den beräknade töjningskvoten.

The increase of population results in more housing buildings and infrastructure, which increases the need for stable concrete structures that can safely accommodate people. In countries like Sweden, where temperatures are below zero for several months a year, housing construction cannot come to a halt. If a concrete structure is exposed to low temperatures, the phenomenon of early freezing can occur. This can damage the structure when forms are removed. To ensure that forms can be removed at the right time without causing damage, various methods have been developed by the industry, such as the prediction tool HETT 22. This program uses mathematical models to estimate when a safe form removal can be performed, considering factors such as concrete composition and surrounding conditions during casting and curing. A comparative study was conducted between obtained measurement data from two different building projects and simulations in the software. The results of wall simulations with HETT 22 were positive and show that the program can predict with good accuracy when the removal of formwork can be performed. However, the results from the floor slab simulations were indeterminate due to lack of documentation of infrared heating, making it difficult to draw a suitable conclusion about HETT 22:s capacity for floor slab simulations.

Cement hydration is the result of a series of simultaneous chemical reactions occurring during the production of concrete. An excessive amount of heat is generated, which consequently may give rise to thermal stresses and cause early age cracks in concrete that may affect its structural integrity, and load bearing capacity. Incorporating fly ash into the concrete mixture has shown to be an efficient method to reduce the temperatures developed during early age hydration, especially for massive concrete structures. Fly ash does additionally affect the concrete's development of compressive strength, tensile strength and Young's modulus. The MahanaKhon tower's mat foundation is divided into 14 layers, with fly ash incorporated in the concrete mix. A finite element model was developed of the mat foundation with COMSOL Multiphysics to simulate the developed temperatures and thermal stresses during curing. The simulations were carried out as parametric studies with different strain reference temperatures. The simulated temperatures were compared with existing temperature measurements that were conducted in three different elevations in each concrete layer. The result of the temperature analyses showed that the measured temperatures were generally larger than the simulated ones, which may have been the result of the numerical model's heat conductivity and convective heat transfer coeffcient not reflecting the actual case. Furthermore, the numerical model did not take into account the effects of solar radiation, which would most likely have increased the temperature of the concrete. The maximum simulated temperatures were mostly found in the center level of the concrete, followed by the lower level, and the lowest at the top. It was also observed that the maximum temperatures in some of the mat foundation layers could exceed 70 °C, which is generally considered high since the risk of delayed ettringite formation may arise. The large temperature is partially a result of not using cooling methods, such as cooling pipes, but also due to the high initial and ambient temperatures. The result of the thermal stress analyses showed that no tensile stresses arose when the strain reference temperature, Tref, was specified to 30 °C, corresponding to the mean ambient temperature. This is due to the concrete temperature not falling below Tref, and the concrete will therefore be in expansion and only be subject to compressive stresses. Increasing Tref to 50 °C, which was considered a reasonable estimation, resulted in developed tensile stresses in all mat foundation layers, where the majority of the mat foundation layers showed a risk of superficial surface cracks. The maximum tensile stresses were found at the final time of the simulations, which was expected, since the temperatures were at their lowest as a result of removing the curing insulation. Finally, setting Tref to 70 °C, corresponding to the maximum temperature during hardening, increased the induced tensile stresses considerably, due to the large temperature gradient between Tref and the concrete temperature. The maximum stresses were, as expected, located at the top level and caused by internal restraint. The second largest tensile stresses were found in the center level, also subject to internal restraint. The lowest tensile stresses were located in the lower level, subject to external restraint. / Cementhydratation är resultatet av en serie kemiska reaktioner som sker under tillverkningen av betong. Stora mängder värme genereras, vilket följaktligen kan ge upphov till termiska spänningar och orsaka tidig sprickbildning som påverkar betongens hållfasthet, och bärförmåga. Inkludering av flygaska i betongblandningen har visat sig vara en effektiv metod avsedd att minska temperaturerna som utvecklas under hydratationen i ung betong, särskilt i massiva betongkonstruktioner. Flygaska påverkar också betongens utveckling av tryckhållfasthet, draghållfasthet och elasticitetsmodul. MahanaKhon towers bottenplatta är uppdelad i 14 lager, där flygaska inkluderades i bottenplattans betong. En finit elementmodell av bottenplattan skapades i COMSOL Multiphysics, där de utvecklade temperaturerna och termiska spänningarna i den unga betongen simulerades under bottenplattans härdningsfas. Simuleringarna genomfördes som parameterstudier med olika referenstemperaturer. De simulerade temperaturerna jämfördes vidare med befintliga temperaturmätningar som utfördes i tre olika elevationer i varje gjutetapp. Resultaten av temperaturerna visade att de uppmätta temperaturerna var generellt högre än de simulerade, vilket bland annat kan bero på att betongens värmeledningsförmåga, samt konvektiva värmeöverföringskoefficient inte återspeglade det aktuella fallet. Den numeriska modellen tog inte heller hänsyn till effekten av solinstrålning, som sannolikt skulle ökat betongens temperatur. De maximala temperaturerna hittades mestadels i betongens mittnivå, följt av den lägre nivån och slutligen lägsta nivåerna vid toppen. Det observerades även att de maximala temperaturerna i bottenplattan kunde överstiga 70 °C, vilket generellt anses vara högt då risken för fördröjd ettringitbildning kan uppstå. De höga temperaturerna beror delvis på avsaknad av kylmetoder, såsom kylrör, men även på den höga initialtemperaturen och omgivningstemperaturen. Resultaten av spänningsanalysen påvisade att inga dragspänningar uppstod när referenstemperaturen Tref denierades till 30 °C, som motsvarar den genomsnittliga omgivningstemperaturen. Detta förklaras av att betongen kommer att vara i expansion och följaktligen endast utsättas för tryckspänningar. Efter att Tref ökats till 50 °C, vilken ansågs vara en rimlig estimering i denna studie, uppstod dragspänningar i alla lager i bottenplattan, där vissa utsattes för risk för ytsprickor. De maximala dragspänningarna uppstod vid simuleringarnas slut, vilket var förväntat då temperaturerna var som lägst vid den tidpunkten till följd av att isoleringen avlägsnades. Slutligen höjdes Tref till 70 °C, vilket motsvarar den maximala temperaturen i bottenplattan under härdning. De inducerade dragspänningarna ökade avsevärt på grund av den stora temperaturgradienten mellan Tref och betongtemperaturen. Samtliga lager utsattes i detta fall för risk för genomgående sprickor. De maximala dragspänningarna påträffades på toppnivån och orsakades av inre tvång. De näst största dragspänningarna fanns i mitten av plattan och var också resultatet av inre tvång. De lägsta dragspänningarna påträffades vid plattans lägre nivå, som utsattes för yttre tvång.

Den brandskyddsmetod av bjälklagsbalkar som används mest idag är brandskyddsfärg och brandskyddsskivor. Dessa metoder kräver ett extra arbetsmoment efter att balken är monterad. Genom att fylla balken med betong samtidigt som hålbjälklagskarvarna fylls och på så sätt integrera brandskyddet i balken kan ett extra arbetsmoment undvikas. Byggnadstekniska Byrån har märkt ett intresse från beställare att i ett tidigt skede få in brandskyddet i projekteringen.  Målet är att undersöka om betong, ingjuten i en HSQ-balk kan få balken att uppfylla de brandskyddskrav som idag ställs enligt Boverkets byggregler. Målet är även att ta reda på om det är kostnadseffektivt jämfört med brandskyddsfärg.  Referensobjektet som används är en skola på tre våningar och balken som undersöks är den som tar upp de största lasterna i projektet. Balken ska enligt Boverkets byggregler klara av en standardbrand i 60 min. Temperaturanalysen av balktvärsnitten har gjorts i Ansys Aim 18.2 och dimensioneringsmetoder av balken sker enligt Eurokoder.  Balken som idag finns på plats skulle inte i oskyddat tillstånd klara av en standardbrand i 60min. De utförda beräkningarna visar att balken i samverkan med betong och armering i tvärsnittet skulle klara momenten och tvärkrafterna i referensobjektet. Fenomen så som spjälkning av betong, dess inverkan på betongens hållfasthet samt armeringens vidhäftning har inte kunnat tas i beaktning. Därför rekommenderas att balkens underfläns dimensioneras upp från 20mm till 30mm och enbart betraktar den ingjutna betongen som kylande medium.