• No results found

Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing"

Copied!
27
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)

Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing

Citation for published version (APA):

Wolfs, R., Bos, F., & Salet, T. (2019). Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing. Cement & Concrete Composites, 104, [103344].

https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103344

DOI:

10.1016/j.cemconcomp.2019.103344 Document status and date:

Published: 01/11/2019

Document Version:

Accepted manuscript including changes made at the peer-review stage

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.

• You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

Download date: 28. Jul. 2022

(2)

Triaxial compression testing on early age concrete for numerical analysis of 3D concrete printing  R.J.M. Wolfs*, F.P. Bos, T.A.M. Salet  

 

Department of the Built Environment, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, the Netherlands    

Abstract    

In 3D concrete printing processes, two competing modes of failure are distinguished: material failure  by plastic yielding, and elastic buckling failure through local or global instability. Structural analysis may  be performed to assess if, and how, an object may fail during printing. This requires input in the form  of  transient  material  properties  obtained  from  experimental  testing  on  early  age  concrete.  In  this  study, a custom triaxial compression test setup was developed, to characterize all essential parameters  to assess failure by elastic buckling, and material yielding according to the Mohr‐Coulomb criterion. 

The results of the triaxial tests were compared to simultaneously run unconfined uniaxial compression  tests and ultrasonic wave transmission tests. The correlation between these experimental methods  was  reviewed.  It  was  concluded  that  the  triaxial  compression  test  is  an  appropriate  method  to  determine  all  relevant  transient  properties  from  one  series  of  experiments.  Subsequently,  the  experimental results were used  for structural analyses of straight printed  walls of different lengths  with a Finite Element Modelling approach. These walls have been printed up to failure during print  trials  and  the  results  were  compared  to  the  numerical  predictions. The  failure  mode  is  predicted  accurately by the numerical model, as is the critical height at which failure occurs for relatively small  objects. For larger objects and/or longer printing processes, the quantitative agreement of the critical  height  with  the  print  experiments  could  be  improved.  Two  possible  causes  for  this  deviation  are  discussed. 

 

Keywords:  3D Printing, Fresh concrete, Mechanical properties, Triaxial tests, Finite element modelling    

 

1. Introduction   

Current  challenges  of  the  concrete  construction  industry  include  CO2  output,  the  use  of  materials,  labour related health hazards, and a lack of (economically achievable) form freedom [1, 2, 3]. Digital  manufacturing  methods  such  as  3D  Concrete  Printing  (3DCP)  have  the  potential  to  alleviate  these  issues and are therefore being developed at an increasing rate around the globe [4, 5, 2]. Many of  these new technologies are characterized by a lack of formwork. As a consequence, the printed object  must be self‐supporting from the moment of deposition onwards. This issue is not trivial, given the  fact that the concrete only starts setting sometime after deposition and its resistance is thus initially  low, in the order of the loads acting on the print object. In order to develop economic industrial print  processes and avoid the use of trial‐and‐error to assess whether an object may be built with a certain  mixture in a certain print process, suitable structural analysis methods need to be developed that take  into account the transient nature of the material properties and load characteristics. 

The  ability  of  a  concrete  mixture  to  build  an  object  in  a  printing  process  without  collapse  is  often  qualitatively referred to as ‘buildability’, typically assessed through print trials [6, 7, 8, 9, 10]. Di Carlo  [11] and Di Carlo et al. [12, 13] have studied buildability through uniaxial compression tests, presenting  first attempts at an analytical and numerical approach to assess whether a structure can be printed  without collapse.  

A  more  thorough  type  of  models  was  initiated  by  Perrot  et  al.  [14]  and  Wangler  et  al.  [15],  who  developed analytical models based on comparing the gradual increase of loading due to the addition  of printed layers, to a failure stress determined by the rheological yield stress (as a function of time or 

(3)

structuration rate). Alternatively, the authors [16] developed a finite element model to simulate the  printing of an object, based on a solid mechanics approach and time‐dependent properties obtained  from extensive experimental testing. Simultaneously, Suiker [17] developed a parametric mechanistic  model that allows for efficiently analysing the strength and stability behaviour of wall‐type structures  printed under a wide range of process parameters, such as the printing velocity, curing rate, and the  geometrical characteristics of the object. Both apply a Mohr‐Coulomb material failure criterion, rather  than the rheological yield stress. But the main advantage of these solid‐mechanics based models is  that they include stiffness, geometrical properties and boundary conditions that are crucial to stability  driven  failures  that  often  occur  during  printing.  Roussel  [18]  presented  a  mixed  approach  with  a  material failure criterion based on rheological yield stress, expanded with a stability failure criterion  based on the modulus of elasticity.  

Structural analysis of objects during printing requires input in the form of transient material properties  obtained from experimental testing. The type of experiment that is required depends on the properties  that are needed, which, in turn, relates to the assumed failure criterion. For models assuming failure  from  loss  of  stability  or  plastic  failure  by  exceedance  of  the  Mohr‐Coulomb  criterion,  the  Young’s  modulus E(t), Poisson’s ratio v(t), the cohesion C(t), angle of internal friction φ(t), and dilatancy angle  ψ(t) are needed. Owing to the novel nature of 3DCP and the ongoing research into the suitability of  different numerical or analytical models, available experimental data on these properties is extremely  limited, as only the authors have previously studied them. It is therefore not surprising that it still needs  to be assessed what experimental method is the most suitable. Previously, the authors have used a  combination of unconfined uniaxial compression tests (UUCT) and direct shear tests (DST) to obtain  the material  parameters [16]. In a follow‐up study, a correlation between the UUCT  and ultrasonic  wave transmission tests (UWTT) was established [19]. 

Alternatively,  in the current paper we  explore the  use of a triaxial compression test  as  a means to  obtain the material parameters, for reasons discussed below. An experimental set‐up was designed  and  used  to  test  print  mortar  as  a  function  of  concrete  age.  The  results  were  compared  to  simultaneously run UUCT and UWTT. Subsequently, the experimental results were used for a structural  analysis  of  straight  printed  walls  of  different  lengths  with  the  previously  developed  Finite  Element  Modelling  (FEM)  approach.  These  walls  have  been  printed  up  to  failure  during  print  trials  and  the  results  were  compared  to  the  numerical  predictions.  The  suitability  of  the  different  experimental  methods was reviewed.      

   

(4)

2. Theoretical framework 

The solid mechanics‐based approach presented in [16, 17] currently considers two competing modes  of failure: (i) material failure by plastic yielding and (ii) elastic buckling failure through local or global  instability  (which  in  turn  may result in  material  failure). Which  mode  is governing, depends  on  the  object geometry, rate of development of the material, loading rate, and the boundary conditions. Thus,  design, material selection, and print strategy are all determining factors with regard to the structural  integrity of an object during the printing process.  

3D  printable  concrete  is  generally  low‐  to  zero‐slump  in  nature,  where  the  early  age  strength  and  stiffness after extrusion is based on combined inter particle friction, and cohesion [20, 21, 22, 23]. Due  to thixotropic behaviour, these properties are time dependent even in the dormant state before the  initial setting time that signals the acceleration of the cementing reactions and results in the hardening  of the concrete. Research has shown that for the mixtures used by the authors, both the strength and  apparent modulus of elasticity increase linearly in the time frame up to 90 minutes after deposition  [16, 19]. 

The  mechanical  behaviour  of  dormant  state  concrete  as  used  in  printing  is  similar  to  that  of  soils,  although the properties of soils are generally not time dependent.  Plastic collapse can be formulated  as a Mohr‐Coulomb criterion, given in Eq. (1): 

  ( ) tan )

( t t

C

n

y

 

   

,                (1) 

where  C(t)  is  the  cohesion  between  particles  bonded  by  cement,  and  φ(t)  is  the  angle  of  internal  friction caused by the frictional resistance and interlocking between internal particles, both of which  may  be  age  dependent.  The  shear  yield  stress  and  acting  normal  stress  are  given  by  τy  and  σn,  respectively. 

The  object  behaviour  after  the  onset  of  plastic  deformation  may  be  analysed  by  considering  the  dilatancy behaviour of the printed concrete, characterized by the angle of dilatancy ψ(t). However,  since  plastic  deformation  in  the  printing process  may  already  be  considered  as  failure,  the dilation  behaviour is of lesser importance to the current study.  

The stability of objects during printing, on the other hand, can be analysed by considering the object  geometry,  boundary  and  loading  conditions,  and  two  material  properties:  the  apparent  Young’s  modulus E(t), and the Poisson’s ratio ν(t). The authors assume linear elastic material behaviour before  yielding  for  the  practical  use  of  the  structural  analysis  model  (even  though  the  assumption  of  deformation  recovery after load  removal that is  implied  in  elasticity, has  not been  shown,  nor is  it  expected – but this is irrelevant for the considered analysis). A buckling analysis may be performed to  derive the critical buckling height and load. 

Thus, five time‐dependent material properties have to be obtained from experimental testing to allow  structural analysis of the print object: C(t), φ(t), ψ(t), E(t), and ν(t). In previous work by the authors,  this was achieved by parallel UUCT and DST tests. Both tests are relatively easy and quick to conduct,  which is a prerequisite due to the thixotropic behaviour. The UUCT alone is not sufficient to define a  Mohr‐Coulomb failure criterion, as it does not allow testing of multi‐axial stress states (i.e. in UUCT σ2 

= σ3 = 0). Its application only allows a pure compression failure criterion. The DST, on the other hand,  does allow the testing of multi‐axial stress states as the application of the shear load can be combined  with various (static) compressive loads. However, contrary to the UUCT, the modulus of elasticity and  Poisson’s ratio cannot be determined because the stress distribution is non‐uniform during shearing. 

Thus, both tests had to be combined to obtain all required material data. Trial printing [16] showed 

(5)

good  qualitative  agreement  between  the  structural  analysis  based  on  these  properties,  but  quantitative deviations, which were in part attributed to the experimental method, particularly the  compacting of the specimens (for practical testing purposes), and the sensitivity to imperfections of  the cylindrical objects that were printed. 

Theoretically, the triaxial compression test (TCT) allows to obtain all five required properties from the  same test. This results in a more efficient experimental program and eliminates variations caused by  differences in handling in separate tests. The suitability of the TCT to derive fresh concrete properties  was already shown by e.g. [23, 24, 25, 26], for instance in relation to formwork pressure. However, the  fresh state here often refers to concrete with an age of one to multiple hours, whereas the critical age  for 3D printing processes is generally much smaller.  

      

   

(6)

3. Experimental Research  3.1. Method 

3.1.1. Material and Printing System 

The custom developed Weber 3D 145‐2 printable mortar was applied in the current study. It contains  CEM I 52.5 R Portland cement, siliceous aggregate with a maximum particle size of 1 mm, limestone  filler, additives, rheology modifiers and a small amount of polypropylene (PP) fibres. The water to fines  (cement+fillers) ratio equals 0.495. 

 

From the TU/e 3DCP set‐up described in [2], consisting of an M‐Tec DuoMix 2000 mixer‐pump with a  linear  displacement  pump  that  feeds  concrete  through  a  Ø25mm,  10m  length  hose  (Fig.  1),  fresh  material was extracted after mixing and pumping. Consistent mixing speed and pumping frequency  are maintained for every test. All experiments were conducted at room temperature T = 21 ± 1 °C. 

 

Fig. 1. 3DCP Setup, consisting of 4 axis gantry robot, numerical control unit, and concrete mixer and pump. 

 

3.1.2. Triaxial Compression Test 

A custom triaxial compression test (TCT) set‐up was developed. Special attention was paid to size and  speed. Contrary to tests on soil, in which material properties do not (significantly) change over time,  tests on fresh concrete should be performed as quickly as possible to minimize the influence of aging  during specimen preparation and testing.  

The triaxial tests were performed on cylindrical concrete samples. The specimen dimension ratio was  designed as per ASTM D2850 [27], albeit in a smaller size. A cylinder diameter of d = 25 mm is chosen,  equal to the cross section of the extruded concrete. A cylinder height of h = 50 mm is used, such that  the  height‐to‐diameter  ratio  equals  2,  to  allow  a  diagonal  shear  failure  plane  to  form.  The  largest  particle size of 1 mm is still well within the defined limit of one sixth of the specimen diameter. The  fresh concrete was extracted into steel cylindrical moulds lined with a layer of Teflon, positioned in a  steel frame, which was used to transport the samples to the test setup adjacent to the 3D printer. Just  before testing, the sample was carefully demoulded. Contrary to the UUCT used in earlier studies [16,  19] as well as in this one for reference, this method of specimen preparation for the TCT allows to omit  compacting the specimen. This should result in a closer representation of the actually printed concrete  by the specimen. 

The  samples  were  pressurized  in  a  closed  chamber  with  air  pressure,  which  can  be  applied  instantaneously and minimizes the required handling of the specimen. The setup consists of a vertical 

(7)

loading ram, a 200 N load cell, and a pneumatic unit to control the air pressure. A double layer of Teflon  is placed on both sides of the sample, to realize free support conditions, see Fig. 2 and Fig. 3. 

  Fig. 2. Photographs of the triaxial compression test set‐up (left) and a close‐up of a sample before testing 

(right). 

 

      

Fig. 3. Schematic of triaxial compression test set‐up (left) and axisymmetric stress conditions during testing  (right). 

In the triaxial tests, the cylindrical samples are subjected to axisymmetric stress conditions, illustrated  in Fig. 3. The principal stress σ1 results from the summation of the vertical stress applied by the loading  ram,  σp,  and  the  confining  air  pressure,  σc.  The  specimen  self‐weight  was  ignored  to  facilitate  comparison  of  samples  with  different  failure  modes.  The  principle  stress  σ2  =  σ3  is  equal  to  the  confining pressure. The tests were performed for three different confining pressures σc, equal to 0, 1,  and 2 times the expected unconfined compressive strength based on previous characterization of a  similar printing material [16, 19]. The increment of confining pressure was selected to be sufficiently  large, to derive the Mohr‐Coulomb parameters despite expected scattering of result. The TCT with σc 

= 0 kPa confining pressure may be considered as an unconfined uniaxial compression test. 

All tests were carried out to determine the structural properties at distinct concrete ages of t = 15, 30,  60 and 90 minutes. Here t = 0 is defined as the time of extrusion, i.e. the moment when the concrete  is  no longer in motion, approximately 2 min after water  and cement  first come  into contact in the  mixer‐pump.  In  contrary  to  previously  performed  tests  on  early  age  concrete  by  the  authors,  the  properties were not derived at an age of 5 minutes, because the samples appeared too susceptible to  defects during handling at this age, due to their small size and low resistance. However, a linear relation  has  already  been  derived  in  previous  studies,  such  that  the  results  can  be  extrapolated  to  the  age  below 15 minutes. 

(8)

For  t  =  60  and  90  minutes,  additional  series  were  tested  at  confining  pressures  of  0.5  times  the  expected unconfined compressive strength, as the higher confining pressures were too high to derive  the required Mohr‐Coulomb parameters for this material. 

For each age and confining pressure combination, at least 6 samples were tested. In total, 97 triaxial  tests  were  performed.  Due  to  the  small  sample  size  and  lack  of  compaction,  some  samples  were  damaged during preparation or handling, indicated by the presence of cracks or cavities before testing. 

These samples have been removed from the results and are excluded from further discussion.  

After material extraction from the 3DCP setup, the samples were placed on the base plate on top of  the  loading  cell.  The  air  chamber  was  then  closed,  and  the  confining  pressures  was  applied  instantaneously. The air pressure was measured via a pressure sensor and kept constant throughout  each test. Subsequently, the vertical loading ram performed the displacement controlled tests at a rate  of  15  mm/min.  As  a  result,  the  average  test  time  up  to  30%  strain  was  equal  to  1.0  min,  which  is  considered as fast enough to neglect effects of thixotropic build‐up/aging during a single test. 

During  the  test,  the  compressive  force,  the  vertical  and  lateral  deformation,  and  the  confining  air  pressure  in  the  air  chamber  were  recorded.  Due  to  the  low  stiffness  of  the  fresh  material  and  the  occurring large deformations, it was impossible to apply a physical deformation measurement device  without  severely  affecting  the  specimen.  Moreover,  such  a  device  may  restrict  and  influence  the  (natural) deformation behaviour of the specimen. Therefore, the triaxial chamber was designed in a  cubic shape of 150 by 150 by 150 mm, enclosing the sample by acrylic plates on each side. This allowed  the use of high resolution image analysis to monitor lateral deformations during testing, at positions 

⅓h, ½h and ⅔h. Basler Ace Ethernet cameras with an Edmund optics fixed focal length lens were placed  on two sides of the triaxial chamber (see Fig. 2), which continuously took high resolution photographs  of the current state of the specimen. These photos were then analysed real time in NI Vision software.  

   

3.1.3. Unconfined Uniaxial Compression Test 

To assess the performance of the triaxial tests, a parallel series of unconfined uniaxial compression  tests was performed. The procedure of the UUCT has been thoroughly explained in [16]. Some aspects  that are crucial to the interpretation of the results, are repeated here.  

The compressive tests were performed on cylindrical concrete samples, with a diameter of d = 70 mm  and height of h = 140 mm, designed according to ASTM D2166 [28]. The fresh concrete was extracted  into steel cylindrical moulds lined with a thin sheet of Teflon and compacted for 5 s on a 30 Hz vibration  table to realize a homogeneous sample. Just before testing the sample was carefully demoulded, and  the Teflon sheet removed. 

The samples were loaded in an INSTRON test rig equipped with a 5 kN load cell and two stiff cylindrical  loading plates with a diameter equal to the specimens. A double sheet of Teflon was placed on both  sides of the specimen. All tests were performed displacement controlled at a rate of 42 mm/min, i.e. 

30% strain/min, allowing for comparison to the TCT.  

The tests were carried out to determine the compressive strength and Young’s modulus at distinct  concrete ages of t = 5, 15, 30, 60 and 90 min. In total, 6 specimens were tested for each concrete age,  resulting in a total of 30 UUCT specimens. 

During testing, the compressive force, and the vertical and lateral deformation were recorded. Similar  to the TCT, the lateral deformations were derived by optic measurements and image analysis.  

 

(9)

3.1.4. Ultrasonic Wave Transmission Test 

A parallel series of ultrasonic wave transmission tests was performed as a non‐destructive method of  quality  control.  A  linear  relation  between  the  results  of  the  UWTT  and  UUCT  has  already  been  established [19], and this series allows to validate if this relation also holds between the UWTT and  TCT. 

The ultrasonic test were performed using compression (P) waves according to NEN‐EN 12504‐4 [29],  in a commercial available system (type IP8, UltraTest GmbH, Germany). The propagation time of the  pulse was used to compute the P‐wave velocity v through the fresh material. In total, 20 ultrasonic  tests were performed. 

   

(10)

3.2. Results 

3.2.1. Triaxial Compression  

Typical force‐displacement curves as measured during the TCT are presented in Fig. 4, for each age  tested, where confining pressure σ= 0 kPa. The grey lines represent each individual test, and the black  line indicates their average. 

  Fig. 4. Force‐displacement curves as measured in the TCT, for each tested concrete age, with σ= 0 kPa. 

Using the results of the image analysis, each curve was then translated to a stress‐strain relation by  using the actual cross section of the specimens throughout the test, averaged over the three measured  heights on two sides of the cylinders, thereby taking into account large deformations of the samples. 

Subsequently,  the  stress‐strain  relations  where  averaged  for  each  age  and  confining  pressure  combination, as shown in Fig. 5.  

As expected, the results of the TCT without confining pressure (σc = 0 kPa) are very similar to those  obtained from the UUCT in the current as well as earlier studies (section 3.2.2. and [16, 19, 30]) and  show a transition from plastic to increasingly brittle failure behaviour with growing age: the stiffness  and strength increase while the post‐peak trajectory is gradually more softening. The failure modes,  characterized by barrelling or bulging at young ages and the development of a shear plane at increased  ages, are also comparable.  

(11)

 

Fig. 5. Average stress‐strain relations for each concrete age as derived from the TCT, for σc = 0 kPa. 

The  age‐dependent  unconfined  compressive  strength  fc(t),  defined  as  the  peak  value  in  the  stress‐

strain  relations,  and  the  Young’s  Modulus  E(t)  measured  at  5%  strain,  are  presented  in  Fig.  6.  The  Poisson’s ratio v, derived by image analysis, appears to be approximately constant throughout all ages  and equal to 0.3. The development of both the compressive strength and Young’s modulus may be  accurately  represented  by  a  linear  trend  line,  in  accordance  with  studies  on  fresh  concrete  before  setting [31, 32], given by Eqs. (1) and (2) respectively: 

𝑓 𝑡 0.172 ∙ t 4.414      (1) 

 

𝐸 𝑡 1.705 ∙ t 39.48      (2) 

  Fig. 6. Compressive strength development (left) and Young’s modulus development (right) up to 90 min for 

Weber 3D‐145‐2 derived from the triaxial compression tests with σ= 0 kPa. The grey marks indicate the  individual test results, and the black mark indicates their average. The dashed line represents a linear fit based 

on these average test results. 

The behaviour of fresh concrete under various confining pressures is shown in Fig. 7 and 8 for each  concrete age tested, and their average failure stresses, respectively. A Mohr‐Coulomb failure envelop  has  been  constructed  based  on  the  maximum  occurring  stresses  under  triaxial  compression.  The  cohesion C corresponds to the intercept of the dashed lines with the ordinate in Fig. 7 and the slope is  the angle of internal friction φ. 

(12)

  Fig. 7. Mohr‐Coulomb failure envelopes for each concrete age as derived by TCT. The grey marks indicate the  individual test results, and the dashed line represents a linear fit based on these average test results. Note that 

the axes scale vary for each age, for readability of the results. 

  Fig. 8. Average Mohr‐Coulomb failure plot for all 

the concrete ages as tested by TCT.  

Fig. 9. Cohesion as a function of concrete age.  

The influence of the confining pressure is clearly age dependant. The early age samples show almost  no strengthening under confinement, recognized by an angle of internal friction close to 0 o, i.e. 3o and  1for 15 and 30 mins respectively. The older specimens, however, show a steady increase of failure  stress as the confinement increases, indicated by an angle of internal friction of 6o and 7for 60 and  90 minutes respectively. This differentiation is in line with expectations, as fluid materials typically do  not  exhibit  strengthening  under  confinement,  while  friction  angles  are  in  the  order  of  ≥  30for  hardened concrete [33].  

(13)

However, if the confining pressure exceeds a certain limit, the yield strength reduces, recognized in  the triaxial results at the ages of 60 and 90 minutes. This phenomenon is typically known as a ‘cap’ in  soil mechanics and can be used as an extension of failure criteria to describe plastic behaviour at high  confining pressures. Additional TCT with high confining pressures have to be performed to accurately  construct this cap, although arguably these states of stress will most likely not occur in the 3D concrete  printing process, where the (vertical) self‐weight of the layers is the dominant loading condition, which  is well‐represented by a simple linear Mohr‐Coulomb criterion. 

The cohesion increases with concrete age, see Fig. 9, and may be represented by a linear trend line,  similar to the compressive strength and stiffness, given by Eq (3): 

𝐶 𝑡 0.0636 ∙ t 2.60      (3) 

 

In addition to the effect on failure strength, the confining pressure also has an impact on the stiffness  behaviour of fresh concrete. This is illustrated in Fig. 10, where the average stress‐strain curves are  plotted for various confining pressures tested at concrete ages t = 15 and 60 mins. For the early age  samples, the material stiffness seems to be unaffected by confinement of the specimen. However, for  the samples tested at 60 minutes, the initial stiffness clearly increases with increasing confinement. 

This stiffening effect under confining pressure is in line with recordings in literature on triaxial testing  of fresh concrete [23, 24]. 

 

Fig. 10. Stress‐strain plot of samples tested at age 15 and 60 mins, illustrating the impact of confinement on  material stiffness.  

The dilatancy angle ψ has been derived from the image analyses of the TCT, by computing the principal  (vertical) strain and volumetric strain throughout each test. The dilatancy angle describes the plastic  volume  change,  and  as  such,  by  definition  the  material  has  already  been  stressed  beyond  its  peak  strength.  It  should  be  noted  that  the  accuracy  of  image  analysis  on  heavily  distorted  samples  is  significantly less compared to the results as discussed up to now, which were based on the material  behaviour before and up to failure. 

Fig. 11 illustrates the typical dilatant behaviour of early age concrete, where the average volumetric  strain  is  plotted  versus  the  average  vertical  strain  for  each  concrete  age.  From  these  results  it  is  observed that, for each concrete age tested, the volumetric strain is initially compressive, indicated by  εvol <  0.  Under  increasing  vertical  deformation,  the  volumetric  strain  gradually  changes  towards  dilative, indicated by εvol > 0. The dilatancy angle develops from approximately 12o at an age of 15 mins  to 20o at 90 mins. These values are relatively high compared to the angle of internal friction, based on  their expected ratio according to literature [33, 34]. A more accurate study on dilatancy falls beyond 

(14)

the scope of this study. Nevertheless, a clear dependency of dilatant behaviour on concrete age was  observed, as the angle of dilatancy increased with concrete age.  

  Fig. 11. Dilatancy behaviour for each concrete age.  

   

(15)

3.2.2. Unconfined uniaxial compression test 

The results of the uniaxial compression tests were processed in the same fashion as the results of the  TCT. The force‐displacement data of each tests was translated into a stress‐strain relation, using an  updated cross section derived by image analysis. The methodology is more extensively described in  [16]. The resulting average stress‐strain relations are given in Fig. 12. Similar to the results of the TCT,  a transition from plastic towards brittle behaviour is observed in both the stress‐strain curves and the  failure modes of the specimen.  

 

Fig. 12. Average stress‐strain relations for each concrete age as derived from the TCT. 

The  unconfined  compressive  strength  and  Young’s  modulus  are  presented  in  Fig.  13.  Their  development as a function of concrete age may be accurately represented by a linear trend line, given  by Eqs. (4) and (5) respectively: 

𝑓 𝑡 0.285 ∙ t 2.323      (4) 

 

𝐸 𝑡 2.940 ∙ t 10.323      (5) 

 

Fig. 13. Compressive strength development (left) and Young’s modulus development (right) up to 90 min  derived from uniaxial compression tests. The grey marks indicate the individual test results, and the black mark 

indicates their average. 

   

(16)

3.2.3. Ultrasonic Wave Transmission Test 

The  results  of  the  UWTT  are  depicted  in  Fig.  14,  where  the  grey  lines  indicate  the  individual  measurement, and the black line represents their average. Although it deviates from the result in the  first 10 minutes, the average ultrasonic pulse velocity may be approximated by a linear fit within the  studied time frame, indicated by the dashed line. The scattering of results present in both the TCT and  UUCT is clearly recognized in the UWTT as well.  

Based on these results, the ultrasonic pulse velocity can be expressed as a function of concrete age,  given by Eq. (6):

𝑣 𝑡 3.345 ∙ t 105.46      (6) 

 

Fig. 14.  Ultrasonic pulse velocity measured in time using the ultrasonic wave transmission test. The grey lines  indicate the individual test results, and the solid black line indicates their average. The black dashed line 

represents a linear fit based on the average result. 

   

(17)

3.3. Comparison and Discussion 

The results of the experimental program indicate that the triaxial compression test is indeed a suitable  method  to  derive  all the  required material  properties  for  structural  analysis  of  a printed  object, as  discussed in chapter 2. The material stiffness E(t) and Poisson’s ratio v are both derived from the TCT  with confining pressure σ= 0 kPa, along with the compressive strength. By applying various confining  pressures, the Mohr‐Coulomb parameters C(t) and φ(t) have been established as well. The dilatancy  angle, ψ(t), can also be derived from image analysis on the deformation behaviour of the samples,  although this is arguably out of the scope of typical structural analysis on printed objects, as it indicates  that plasticity has been reached. The design and execution of the TCT is such that it allows all properties  to be established as a function of concrete age, and can possible be extended in the future to other  parameters, e.g. the influence of temperature, or admixtures.  

The rate of strength and stiffness development as measured in the TCT and UUCT are compared in Fig. 

15, where all values are normalized to their maximum average value at t = 90 mins. In both parallel  tests, this development was found to be linear over time, and maintain an equal rate, as evidenced by  approximately 45o angle of the linear fit in Fig. 15. 

  Fig. 15.  Comparison between the strength and stiffness development up to 90 min, as derived by TCT (left) and 

UUCT (right). All values are normalized to their maximum average value at t = 90 min. 

However, when comparing the absolute results of both tests, a discrepancy is observed, as illustrated  in Fig. 16. Both the average strength and stiffness are approximately equal at the early ages of 15 and  30 mins, but appear to diverge for the older specimens of 60 and 90 mins. Here, the results of the TCT  are clearly lower than those of the UUCT. 

This difference may be explained by the compaction of the samples and the typical failure behaviour  at various ages. The younger specimens show a plastic failure mode, i.e. they are squeezed until failure,  and  the  presence  of  imperfections  (e.g.  microcracks  or  small  voids)  may  be  neglected.  The  older  specimens however, showing a distinct failure plane, may be much more influenced by the presence  of  imperfections,  as  they  initiate  or  propagate  failure.  As  the  specimens  of  the  TCT  are  extracted  directly from the 3D printer, and are tested without compaction, the presence of imperfections is much  larger  compared  to  the  compacted  specimens  of  the  UUCT.  Moreover,  the  impact  of  such  imperfections is greater for the small specimen size of the TCT, compared to the larger UUCT samples. 

Thus,  to  derive  the  actual  properties  of  the  materials  used  in  3D  printing  processes  and  prevent 

(18)

overestimation  of  their  structural  performance,  it  is  recommend  to  use  non‐compacted  specimens  with representative dimensions as used in the printing process.  

  Fig. 16  Comparison between the strength (left) and stiffness (right) development. The black marks indicate the 

average values as derived by TCT, and the grey marks indicate those derived by UUCT.  

A correlation between the results of the ultrasonic tests, and the strength and stiffness as measured  by  TCT,  has  been  derived,  see  Fig.  17.  Within  the  studied  time  frame,  a  linear  trend  is  observed  between the ultrasonic pulse velocity, and both the compressive strength and Young’s Modulus, given  by Eqs. (7) and (8) respectively: 

𝑓 𝑡 0.0513𝑣 𝑡 0.995      (7) 

 

𝐸 𝑡 0.510𝑣 𝑡 14.285      (8) 

 

Fig. 17.  Ultrasonic pulse velocity versus compressive strength (in black) and Young’s modulus (in grey). 

   

   

(19)

4. Validation 

To validate the results of the experimental program, a numerical study was performed based on the  material properties as derived by triaxial testing. Subsequently, printing trials were performed as a  comparison. For this study, the choice was made to focus on printed linear wall structures rather than  cylindrical objects studied by the authors previously [16]. The failure behaviour of printed linear walls  was proven to be less sensitive to imperfections [17], which provides a better comparison between  the idealized numerical model and the ‘imperfect’ printing experiments. 

 

4.1. Numerical modelling 

The  linear  walls  were  modelled  using  the  commercially  available  Finite  Element  Method  (FEM)  software Abaqus, operated through a custom developed parametric python script. Three wall lengths  were considered, namely 1 m, 5 m, and 10.4 m, to show the influence of concrete age on the failure  behaviour. The dimensions of the layers, width = 60 mm and height = 9.5 mm, and speed of the printer  equal to 6250 mm/min, were modelled in accordance with the 3DCP setup of the Eindhoven University  of Technology. 

The  printing  process  was  simulated  by  applying  the  model  change  function,  such  that  layers  were  added  stepwise on top  of  each  other  continuously  during  the  analysis,  until  failure  occurred. After  activation of a new layer, the interface with the preceding layer was defined by tie constraints. The  time  interval  between  these  layers  was  defined  by  the  printing  speed  and  the  length  of  the  wall. 

Likewise, the age of each layer was calculated and updated, and the material properties developed  correspondingly, based on the experimental results of the TCT as discussed in chapter 3.  

The wall structures were modelled using 3D stress 4‐node linear tetrahedron elements. The mesh size  was optimized based on the boundary conditions, maintaining a minimum of two by eight elements  over the cross section of each layer. A fully fixed support was applied at the bottom of the walls. As  the structures were assumed to fail symmetrically, half of the wall structures was modelled, applying  roller supports to warrant symmetry and to prevent rigid body motions. 

Every individual layer was loaded by means of a gravity load acting in negative z‐direction based on  the average density of 2100 kg/m3 measured in the experimental program. The failure‐deformation  mode was initiated by applying an initial imperfection profile equal to the first buckling mode obtained  by bifurcation analysis, where the maximum imperfection was equal to 1E‐3 times the width of one  layer. A Geometrical Non Linear transient analysis was then performed to document the failure height  and mode of the printed wall structures. In correspondence with the results presented by Suiker [17],  the adopted imperfection profile has no impact on the moment and type of failure. 

The typical failure mode of the printed walls is depicted in Fig. 18, for a wall length of 1 m. From the  numerical analyses, it was observed that all structures failed by elastic buckling. For the wall of 1 m,  the out of plane deformation initiated at the 19th layer, and failure occurred at layer 20. For the walls  of 5 m and 10 m length, failure occurred at 23 and 26 layers, respectively. Here, failure is defined by  the height at which out of plane deformations are equal to at least 0.5 times the width of an individual  layer.   

For  each  wall  length  considered,  no  material  yielding  was  observed  before  failure,  until  large  deformations had occurred and the yield stress according to the Mohr‐Coulomb criterion is (locally)  exceeded. Thus, it can be concluded that instability is the governing failure mode for these structures,  based on the material properties as derived in the experimental program.  

(20)

 

Fig. 18.  Failure by elastic buckling as observed in the numerical analysis, wall length 1m. The colours represent  the relative magnitude of the out‐of‐plane displacement. 

 

4.2. Print Trial 

The wall structures were then printed using the same settings, and the failure height and mode was  recorded. All walls were printed in one continuous printing sessions, whereby the 1 m wall was printed  twice. Due to the limiting size of the print bed, the 10.4 m wall could not be printed as a single layer,  but instead, was realized as a rectangular structure with long sides of 5.0 m and short sides of 0.2 m. 

As derived from the design graphs of Suiker [17], the dimensions of the long sides, in combination with  the print speed and material development, are sufficient to be considered as a free standing wall (in  correspondence with the adopted numerical approach). 

  Fig. 19.  3D Printed concrete walls of length 1 m and 10 m just before and during failure by elastic buckling. 

(21)

For each structure, the failure mode was elastic buckling, as illustrated in Fig. 19 for lengths of 1 m and  10 m. The walls of 1 m, 5 m, and 10 m, failed at respectively 21 and 22 layers, 27 layers, and 46 layers. 

The printing time up to failure was approximately 3.5 minutes, 21.6 minutes, and 76.5 minutes. 

 

4.3. Discussion 

From the numerical analyses and print trials it can be concluded that the model, based on the results  of  the  triaxial  compression  test,  predicts  the  failure  mode  during  printing  processes  well.  When  comparing the critical height obtained in both approaches, a difference of 7%, 15% and 43% was found  for respectively the wall of 1 m (average of two prints), 5 m, and 10 m.  

A deviation of up to 15% is not unexpected, considering that the numerical analyses were based on  average the results of a large series of experiments, in which a significant scatter of results (relative  standard  deviations  up  20%)  occurred.  This  scatter  is  typically  present  from  print  session  to  print  session, but was also observed within one print session, attributed to the sensitivity of the 3DCP setup.  

However, the deviation between the numerical prediction and the printing trial of the 10 m wall is too  large to be explained exclusively from the scattering of properties. Moreover, the deviation between  the model and practice seems to increase as the objects become bigger and the printing time increases. 

This indicates there is an effect in the printing process which has not yet been incorporated into the  numerical  model,  and  becomes  more  pronounced  with  concrete  age.  Two  apparent  reasons  are  suggested to may have caused this discrepancy. 

Firstly, the stiffness of the material, a governing material parameter for elastic buckling, is based on  the  results  of  triaxial  compressive  tests  without  confinement,  which  may  be  considered  as  an  unconfined  uniaxial  compression  test.  The  state  of  stress  at  initiation  of  buckling  is  not  uniaxial  however,  as  out‐of‐plane  deformations  interfere  with  vertical  loading  due  to  self‐weight  and  restrained deformations at the support (print bed). Thus, a confining vertical pressure may be present  which varies over the height of the object. As discussed in Chapter 3, an increment of confinement  resulted in an increase of material stiffness, most pronounced for older specimens. 

The effect of confinement in the printed walls may be assessed by defining the hydrostatic pressure  due to the self‐weight of the wall (see eq 18. in [17]). This pressure is maximal at the bottom of the  wall, where it is equal to 3.9 kPa for the 10.4 m wall, and reduces to 0 kPa over the object height. 

Consequently, the average confining pressure over the object height is in the range of a few kPa, which,  based on results presented above, is too small to provide a significant improvement of the material  stiffness. For the shorter walls, the effect of stiffening due to confinement is expected to be even less,  as the material is of a younger age, and the hydrostatic pressure is lower, due to the smaller number  of layers. For larger structures, i.e. in the range of several meters height, the effect of confinement  may have a significant effect on the strength and stiffness behaviour, and thus, critical height.  

Secondly,  the  influence  of  temperature  on  the  early  age  structural  properties  has  not  yet  been  incorporated  into  the  numerical  models,  as  the  experimental  program  was  performed  on  material  extracted from the 3D printer with a constant temperature. However, the printing time of the 5 m and  10 m walls was sufficiently long, causing the 3DCP system to heat up. As a consequence, the material  has  a  different  temperature  history,  which  may  significantly  affect  both  early  age  structural  and  rheological properties [23, 32]. Although the parameter temperature was not directly studied in this  experimental program, the influence was already observed in the results of ultrasound measurements,  see  Fig.  20,  which  were  performed  on  the  material  extracted  just  before  the  print  trials,  and 

(22)

immediately  afterwards.  Clearly,  the  increment  of  ultrasonic  pulse  velocity  is  much  higher  for  the  material  that  was  extracted  at  the  end  of  the  printing  experiments,  indicating  that  the  material  development is indeed not constant throughout long printing processes. This difference increases with  concrete age, which is in line with the observations in the trial printing, where the failure height of the  1m wall was predicted accurately, while the accuracy of predicted critical height decreased for the wall  structures with longer printing times. It should be noted that the thermal boundary conditions of the  specimens in the ultrasound measurements are unequal to those in the 3D printing process. Thus, the  outcome of the ultrasound tests only provides a qualitative indication of the temperature effect on the  early age structural properties; a quantitative study of this effect is a topic of ongoing research. 

 

Fig. 20. Difference in ultrasonic pulse velocity between material that was extracted just before trial printing (in  grey) and immediately after printing (in black).  

 

   

(23)

5. Conclusion 

A comprehensive experimental program was performed to characterize the structural properties of  early age concrete which are required for numerical analysis of 3D concrete printing. A custom‐made  triaxial  compression  test  setup  was  developed,  and  compared  to  parallel  performed  uniaxial  compression  tests  and ultrasonic wave  transmission  tests. Subsequently,  numerical  analyses on  3D  printed wall elements were performed, based on the results of the experimental program, which were  validated  by  printing  trials.  Based  on  the  results  of  this  study,  a  number  of  novel  insights  were  obtained. 

The  triaxial  compression  test  may  be  considered  as  a  suitable  test  method  to  characterize  the  structural properties of early age 3D printed concrete. Within one test, all parameters to assess failure  by elastic buckling, and material yielding according to the Mohr‐Coulomb criterion, are derived.  

The  impact  of  specimen  size  and  compaction,  or  the  presence  of  small  cracks  and  voids  in  non‐

compacted printed material, is more pronounced at later concrete ages, where samples show a brittle  failure.  Testing material  after  compaction and  at  a  larger  scale  in the unconfined  compression  test  resulted in an overestimation of structural properties at the ages of t = 60 and 90 mins, compared to  the uncompacted specimens in the triaxial tests, which featured specimens with a scale representative  of actual 3D printed layers. For younger ages, on the other hand, the strength and stiffness appeared  to be unaffected by compaction or specimen size.  

The numerical model, based on the experimental results of the triaxial compression tests, is a suitable  method to assess the structural behaviour of concrete objects during 3D printing processes. This was  validated by mean of printing trials of straight wall structures. The failure mode is predicted accurately  by the numerical model, as is the critical height at which failure occurs for relatively small objects. 

For larger objects and/or longer printing processes, the quantitative agreement of the critical height  with the print experiments could be improved. The discrepancy between the numerical prediction and  the printing experiments may be attributed to the presence of confinement in the lower regions of  large  structures,  and the effect of temperature on  material properties. Both  factors were  found to  positively affect the material stiffness (and strength). Given the geometrical features of the printed  walls, the confining pressure due to the self‐weight was found to be insufficiently large to contribute  significantly  to  the  critical  height.  In  contrast,  the  effect  of  temperature  was  found  to  be  more  pronounced, but has not yet been incorporated into the numerical analyses. 

The comparison between the numerical model and print trials strengthens the need to characterize  the  properties  of  printed  material  as  a  function  of  additional  state‐parameters,  for  instance  temperature. Moreover, as these parameters are often difficult to predict beforehand and may vary  based on the printing strategy (e.g. printing environment, material composition), the development and  application of (real‐time) quality control systems in the printing process as proposed in [19, 35, 36],  will  be  needed  to  move  away  from  a  trial‐and‐error  approach  and  make  3DCP  a  robust  and  economically competitive manufacturing process.  

   

(24)

Acknowledgements    

The  support  of  the  staff  of  the  Structures  Laboratory  Eindhoven  is  greatly  acknowledged.  The  assistance in the 3DCP research of Master track students Structural Design at the TU/e Department of  the Built Environment is highly valued.  

 

The TU/e research program on 3D Concrete Printing is co‐funded by a partner group of enterprises and  associations,  that  on  the  date  of  writing  consisted  of  (alphabetical  order)  Ballast  Nedam,  BAM  Infraconsult bv, Bekaert, Concrete Valley, CRH, Cybe, Saint‐Gobain Weber Beamix, SGS Intron, SKKB,  Van Wijnen, Verhoeven Timmerfabriek, and Witteveen+Bos. Their support is gratefully acknowledged.  

 

Declarations of interest 

None.   

(25)

References   

[1]  Y. W. D. Tay, B. Panda, S. V. Paul, N. A. N. Mohamed, J. M. Tan and K. F. Leong, 3D printing trends  in building and construction industry: a review, Virtual and Physical Prototyping 12 (3) (2017)  261‐276. 

[2]   F. P. Bos, R. J. M. Wolfs, Z. Y. Ahmed and T. A. M. Salet, Additive manufacturing of concrete in  construction: potentials and challenges, Virtual and Physical Prototyping 11 (3) (2016) 209‐225.  

[3]   D. D. Camachoa, P. Clayton, W. J. O'Brien, C. Seepersad, M. Juenger, R. Ferron and S. Salamone,  Applications of additive manufacturing in the construction industry – A forward‐looking review,  Automation in Construction 89 (2018) 110‐119.  

[4]   S.  Lim,  R.  A.  Buswell,  T.  T.  Le,  S.  A.  Austin,  A.  G.  F.  Gibb  and  T.  Thorpe,  Developments  in  construction‐scale  additive  manufacturing  processes,  Automation  in  Construction  21  (2012)  262‐268.  

[5]   N.  Labonette,  A.  Rønnquist,  B.  Manum  and  P.  Rüther,  Additive  construction:  State‐of‐the‐art,  challenges and opportunities, Automation in Construction 72 (3) (2016) 347–366.  

[6]   T.  T.  Le,  S.  A.  Austin,  S.  Lim,  R.  A.  Buswell,  A.  G.  F.  Gib  and  T.  Thorpe,  Mix  design  and  fresh  properties  for  high‐performance  printing  concrete,  Materials  and  Structures  45  (2011)  1221‐

1232.  

[7]   Z. Li, L. Wang and G. Ma, Method for the Enhancement of Buildability and Bending Resistance of  3D Printable Tailing Mortar, International Journal of Concrete Structures and Materials 12 (37)  (2018).  

[8]   N.  Khalil,  G.  Aouad,  K.  El  Cheikh  and  S.  Rémond,  Use  of  calcium  sulfoaluminate  cements  for  setting control of 3D‐printing mortars, Construction and Building Materials 157 (2017) 382‐391.  

[9]   B. Panda, S. Ruan, C. Unluer and M. Tan, Improving the 3D printability of high volume fly ash  mixtures via the use of nano attapulgite clay, Composites Part B: Engineering 165 (2019) 75‐83.  

[10] B. Panda, J. H. Lim and M. J. Tan, Mechanical properties and deformation behaviour of early age  concrete in the context of digital construction, Composites Part B: Engineering 165 (2019) 563‐

571.  

[11] T.  Di  Carlo,  Experimental  and  Numerical  Techniques  to  Characterize  Structural  Properties  of  Fresh  Concrete  Relevant  To  Contour  Crafting,  Dissertation  (partial  fulfillment),  University  of  Southern California (2012) 

[12] T.  Di  Carlo,  B.  Khoshnevis  and  Y.  Chen,  Manufacturing  additively,  with  fresh  concrete,  in  Proceedings of the ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress & Exposition, San  Diego, California, USA, (2016).  

[13] T. Di Carlo, B. Khoshnevis and A. Carlson, Experimental and numerical techniques to characterize  structural  properties  of  fresh  concrete,  in  Proceedings  of  the  ASME  2013  International  Mechanical Engineering Congress & Exposition, San Diego, California, USA, (2013).  

(26)

[14] A. Perrot, D. Rangeard and A. Pierre, Structural built‐up of cement‐based materials used for 3D  printing extrusion techniques, Materials and Structures 49 (4) (2015) 1213‐1220.  

[15] T. Wangler, E. Lloret, L. Reiter, N. Hack, F. Gramazio, M. Kohler, M. Bernhard, B. Dillenburger, J. 

Buchli, N. Roussel and R. Flatt, Digital Concrete: Opportunities and Challenges, RILEM Technical  Letters 1 (2016) 67‐75.  

[16] R. J. M. Wolfs, F. P. Bos and T. A. M. Salet, Early age mechanical behaviour of 3D printed concrete: 

Numerical modelling and experimental testing, Cement and Concrete Research 106 (2018) 103‐

116.  

[17] A. S. J. Suiker, Mechanical performance of wall structures in 3D printing processes: Theory, design  tools and experiments, International Journal of Mechanical Sciences 137 (2018) 145‐170.  

[18] N. Roussel, Rheological requirements for printable concretes, Cement  and Concrete Research  112 (2018) 76‐85.  

[19] R. J. M. Wolfs, F. P. Bos and T. A. M. Salet, Correlation between destructive compression tests  and non‐destructive ultrasonic measurements on early age 3D printed concrete, Construction  and Building Materials 181 (2018) 447‐454.  

[20] H. J. Wierig, Einige Beziehungen zwischen den Eigenschaften von „grünen“ und „jungen“ Betonen  und denen des Festbetons, etontechnische Berichte, Betonverlag Düsseldorf (1971) 151‐172.  

[21] R.  Bornemann  and  M.  Schmidt,  Fundamentals  and  strategies  for  improvement  of  no‐slump  concretes, Part I, Betonwerk‐ + Fertigteil‐Technik 69 (8) (2005) 44‐51.  

[22] G. Hüsken and H. J. H. Brouwers, On the early‐age behavior of zero‐slump concrete, Cement and  Concrete Research 42 (2012) 501‐510.  

[23] A. Alexandridis and N. J. Gardner, Mechanical Behaviour of Fresh Concrete, Cement and Concrete  Research 11 (1981) 323‐339.  

[24] A. G. B. Ritchie, The triaxial testing of fresh concrete, Magazine of Concrete Research 14 (40)  (1962) 37‐42.  

[25] R.  H.  Olsen,  Lateral  Pressure  of  Concrete  on  Formwork,  Dissertation  (partial  fulfillment),  Oklahoma State University, (1968). 

[26] A.  J.  J,  J.  Harb  and  K.  H.  Khayat,  Use  of  Triaxial  Compression  Test  on  Mortars  to  Evaluate  Formwork Pressure of Self‐Consolidating Concrete, ACI Materials Journal 106 (5) (2009).  

[27] Standard  Test  Method  for  Unconsolidated‐Undrained  Triaxial  Compression  Test  on  Cohesive  Soils, ASTM D2850 

[28] Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, ASTM D2166  [29] Testing concrete ‐ Part 4: Determination of ultrasonic pulse velocity, EUROCODE NEN‐EN 12504‐

4. 

(27)

[30] L. K. Mettler, F. K. Wittel, R. J. Flatt and H. J. Hermann, Evolution of strength and failure of SCC  during early hydration, Cement and Concrete Research 89 (2016) 288‐296.  

[31] N. Roussel, G. Ovarlez, S. Garrault and C. Brumaud, The origins of thixotropy of fresh cement  pastes, Cement and Concrete Research 42 (2012) 148‐157.  

[32] J. Petit, K. H. Khayat and E. Wirquin, Coupled effect of time and temperature on variations of  yield value of highly flowable mortar, Cement and Concrete Research 36 (2006) 832‐841.  

[33] P. A. Vermeer and R. de Borst, Non‐Associated Plasticity for Soils, Concrete and Rock, Heron 29  (3) (1984) 1‐64.  

[34] R. Jayathilakage, J. Sanjayan and P. Rajeev, Direct shear test for the assessment of rheological  parameters of concrete for 3D printing applications, Materials and Structures 52 (12) (2019).  

[35] R. J. M. Wolfs, F. P. Bos, E. C. F. van Strien and T. A. M. Salet, A real‐time height measurement  and feedback system for 3D Concrete Printing, in High Tech Concrete: Where Technology and  Engineering  Meet,  Proceedings  of  the  2017  fib  Symposium,  Maastricht,  Berlin,  Germany,  Springer, Cham, (2017) 2474‐2483. 

[36] L. Reiter, T. Wangler, N. Roussel and R. J. Flatt, The role of early age structural build‐up in digital  fabrication with concrete, Cement and Concrete Research 112 (2018) 86‐95.  

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

In 1969 was ik gedurende zes maanden als praktijkstudent in de richting Tropische Landhuishoudkunde van de Landbouw- hogeschool in Wageningen verbonden aan het Centrum voor

Reversibiliteit (in geval van negetatieve factor) Schaalniveau van optreden effecten Belang voor ecosystemen en soorten met herstelopgave Mate van voorkomen in beekdalen

with high current densities to fix the temperature and to keep it con s tant, the furnace only serving for rough temperature ad j ustment. The temperature of the crystal was

[r]

Aangezien zowel de munten als het bekertje van oudere datum zijn en de vondst gedaan werd in de teelaarde onder de laag zavel waarin de vloer gelegd was, is het aannemelijk dat

Om met deze gegevens tot een onderbouwde schatting te komen van de leeftijd van de bomen op het moment dat ze gekapt werden voor de constructie van de waterput, kan enkel

De gevraagde constructie van het gelijkbenig trapezium (dus ook koordenvierhoek!) kan als volgt worden uitgevoerd.. 1) Teken het gegeven lijnstuk