عنوان پایان‌نامه
بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی عددی ترک های ناشی از جمع شدگی پلاستیک در بتن های الیافی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2050;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67830
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- تارا رحمانی
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده
- چکیده
- ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک یکی از مسائل حائز اهمیت در سازه‌های بتنی به ویژه در مناطق با آب و هوای گرم و پرباد می‌باشد. این ترک‌ها علاوه بر آثار نامطلوب بر ویژگی‌های ظاهری سازه، با افزایش نفوذپذیری بتن ورود رطوبت و سایر عوامل مهاجم را تسهیل کرده و به این ترتیب باعث تسریع آسیب‌دیدگی بتن در اثر کربناتاسیون و خوردگی آرماتور می‌شوند. استفاده از الیاف به عنوان یکی از موثرترین اقدامات در کاهش میزان ترک‌خوردگی بتن شناخته شده است. با توجه به روند رو به رشد کاربرد الیاف در صنعت بتن کشور در سال‌های اخیر، پژوهش در خصوص رفتار جمع‌شدگی پلاستیک بتن‌های الیافی ضروری به نظر می‌رسد. در پایان‌نامه حاضر تلاش شده است که عملکرد الیاف پلی‌پروپیلن، پلی‌الفین، فولادی و شیشه‌ای در کنترل ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور پایان‌نامه از دو بخش تحقیقات آزمایشگاهی و مدلسازی عددی تشکیل شده است. در بخش نخست میزان تأثیر این الیاف با انجام آزمایش‌های تعیین زمان گیرش، تعیین میزان آب‌انداختگی و تعیین میزان جمع‌شدگی پلاستیک بتن بررسی شده و با بتن فاقد الیاف مقایسه گردیده است. در بخش دوم نیز به مدلسازی رفتار خشک شدن بتن‌های الیافی و بدون الیاف به عنوان مکانیزم اصلی وقوع جمع‌شدگی پلاستیک پرداخته شده و کرنش ناشی از جمع‌شدگی به صورت پارامتری محاسبه شده است. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده نشان داد که الیاف تأثیر محسوسی بر کاهش عرض و مساحت ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک داشته و از میان الیاف مورد آزمایش، الیاف فولادی و شیشه‌ای بهترین عملکرد را داشته‌اند. نتایج حاصل از مدلسازی نشان داد که میزان نرخ تبخیر نمونه‌های الیافی در ساعات اولیه خشک شدن کمتر از نمونه بدون الیاف بوده و این نمونه‌ها ضریب انتشار رطوبت کمتری نسبت به نمونه بدون الیاف داشته‌اند. همچنین الیاف تأثیر چندانی بر میزان فشار وارد بر ساختار جامد بتن نداشته و مدول الاستیسیته بیشتر نمونه‌های الیافی باعث کاهش کرنش جمع‌شدگی نسبت به نمونه بدون الیاف شده است.
- Abstract
- Plastic shrinkage cracking is a major concern in concrete structures specially where hot or windy conditions are experienced. In addition to being unsightly, these cracks can facilitate the ingress of water and aggressive agents leading to extensive deterioration by carbonation and reinforcement corrosion. Reinforcing of concrete with fibers has been known as an effective measure to reduce shrinkage cracking. Nowadays, the use of fibers is becoming increasingly common in the concrete industry; hence research is needed to better understand the plastic shrinkage behavior of fiber reinforced concretes. In this thesis, the performance of different fibers including polypropylene, polyolefin, steel, and glass fibers in controlling plastic shrinkage cracking are investigated. In order to achieve this purpose, the present thesis is organized in two parts: experimental investigation and numerical modeling. In the first part, the effect of fibers on time of setting, bleeding, and plastic shrinkage of concrete are studied experimentally. The second part deals with modeling of drying process in plain and fiber reinforced concretes as the main cause of plastic shrinkage occurrence. Moreover, a parametric study is carried out to calculate the shrinkage strains. Based on the experimental results, crack width and area are significantly reduced by fiber addition, and steel and glass fibers have the best performance among different fibers investigated. The results obtained from modeling indicate that the evaporation rate during first hours of drying and moisture diffusivities of fiber reinforced concretes are less than the values corresponding to plain concrete. Also, fibers do not considerably affect the pressure acting on solid skeleton, so the lower shrinkage strain of fiber reinforced concretes is probably due to their higher modulus of elasticity compared to plain concrete.
