Thermo-hygro-mechanical model of concrete pavements
Project goals
Behavior of concrete pavement slabs is influenced by heat transport, moisture transport and by mechanical actions. Such a thermo-hygro-mechanical task can be solved using weakly-coupled material models, implemented in the finite element framework. Mechanical model takes into account autogenous shrinkage and creep from an early age, with possible crack growth. X-ray microtomography complements the simulations with early-age microcracks, impairing slab durability. The models quantify short- and long-term drying effect on surface crack formation, effect of hydration on temperature evolution, effect of solar irradiance and cycling temperatures, effect of long-term drying on stress state and the effect of traffic. Resulting stresses will be used in a fatigue model. Validation will also cover unique experimental data from a long-term thermo-mechanical monitoring of a highway slab.
Keywords
concrete pavementslabheat transportmoisture transportcreepshrinkagethermo-hygro-mechanical behaviorfinite elementsmicrotomography
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202100005
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-03118S
Alternative language
Project name in Czech
Termo-hygro-mechanický model betonových vozovek
Annotation in Czech
Chování cementobetonových desek na betonových vozovkách je ovlivněno transportem tepla, transportem vlhkosti a mechanickým zatěžováním. Jedná se o termo-hygro-mechanickou úlohu, kterou lze výhodně řešit pomocí slabě sdružených materiálových modelů a pomocí metody konečných prvků. Mechanický model uvažuje autogenní smršťování a dotvarování betonu již od rané fáze, s možným rozvojem trhlin. Rentgenová mikrotomografie doplňuje simulace o vznik raných mikrotrhlin, které mají vliv na trvanlivost desek. Modely kvantifikují krátkodobý a dlouhodobý vliv vysychání na formaci povrchových trhlin, vliv hydratace na teplotní průběh, vliv oslunění a cyklických změn teplot, efekt dlouhodobého vysychání na napjatost desky a vliv zatížení dopravou. Získaná napětí budou použita v únavovém modelu. Validace proběhne také na unikátních experimentálních datech z termo-mechanického dlouhodobého monitoringu dálniční desky.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project contributed to the expansion of knowledge in the field of combined thermo-hygro-mechanical numerical modeling of concrete pavements. The project outputs also have significant application potential. The project used international cooperation and supported several diploma and dissertation theses. Publications: 4xJimp, 1xJost, 2xD.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2023
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Mar 7, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-GA0-GA-U
Data delivery date
May 21, 2024
Finance
Total approved costs
5,427 thou. CZK
Public financial support
5,427 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 427 CZK thou.
Public support
5 427 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Materials engineering
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2023