مدل کمی رطوبت بتن داخلی در آب و هوای طبیعی (مقاله ترجمه شده)

چکیده

رطوبت در بتن داخلی به طور مستقیم عامل اصلی مؤثر در پدیده زوال سازه های بتنی است. در این مطالعه، یک روش برای پیش بینی رطوبت محیط طبیعی و بتن داخلی بر اساس رطوبت نسبی(RH)و تراکم بخار آب(WVD)مفاهیم مورد استفاده داده‌های هواشناسی پیشنهاد شده است. تغییرات رطوبت در محیط زیست و بتن داخلی اندازه گیری و مدلسازی شده است. پس از اعتبارسنجی تجربی، مدل رطوبت بمنظور بررسی طیف عمل رطوبت در محیط و طیف واکنش رطوبت در بتن داخلی بر اساس داده‌های هواشناسی ماهانه و سالانه تمدید شد.نتایج نشان می‌دهد که ویژگی‌های RH وWVDاز یکدیگر در هر دو هم محیط زیست و هم بتن داخلی به عنوان یک نتیجه از ویژگیهای ذاتی بتن متفاوت است. در جو،نوسان دوره ای RH با چرخه روزانه، در حقیقت WVDفقط کمی نوسانات را نشان می‌دهد. در بتن داخلی، نوسان دوره ایWVD، در حقیقتRH نسبتا پایدار است و به سمت یک ثابت فراتر از یک عمق بحرانی تمایل دارد. بنابراین، پیشنهاد شده است کهWVD، توسطRH پشتیبانی شود، به لحاظ کمی تشخیص رطوبت مورد استفاده قرار می‌گیرد وRH در تشخیص کیفی رطوبت استفاده می‌شود.

معرفی

در حال حاضر، طراحی دوام و ارزیابی سازه‌های بتنی از یک نسخهدر یک رویکرد مبتنی بر عملکرد در حال تغییر است. در این تحقیقات و طراحی محیط زیست، تجزیه و تحلیل کمی و مدل سازی دقیق مکانیسم زوال در سازه‌های بتنی نیاز به مطالعه بیشتر دارد. دقت پیش‌بینی رطوبت بتن برای شرایط مختلف محیطی برای استفاده به عنوان ورودی در طراحی دوام و ارزیابی سازه‌های بتنی ضروری است. این اهمیت ناشی از این واقعیت است که پدیده زوال بتن، مانند کربنات، حمله با کلرید و سولفات، انجماد و یا ذوب، و در برابر خوردگی میلگرد در بتن، عمدتا توسط انتقال جرم از رطوبت ایجاد می‌شود، و سطح رطوبت به طور قابل توجهی تحت تاثیر روش نقل و انتقالات و واکنش‌های درگیر در زوال قرار می‌گیرد.

تحقیقات گسترده روی اثر رطوبت بر وخامت سازه‌های بتنی انجام شده است. نتایج این مطالعات نشان می‌دهد که نرخ زوال ساختاری، مانند کربنات بتن، نفوذ کلرید و خوردگی میلگرد در بتن، بستگی به شدت در محیط زیست میكرو در بتن داخلی دارد؛ در همین حال، پیش بینی به طور مستقیم زوال بر روی محیط زیست آب و هوای طبیعی اساسی نادرست بوده است. درجه حرارت و رطوبت در بتن سازه داخلی بطورقابل توجهی متفاوت از جو هستند، اما میکرو محیط بتن داخلی به وضوح وابسته به هر دو هم آب و هوا طبیعی و هم خواص ذاتی بتن می باشد.Baroghel-Bounyو همکارانش خواص تعادل و انتقال رطوبت بتن را با استفاده از دفع و جذب آزمایش همدما بررسی كردند و سپس به توصیف تحول زمانی پروفایل رطوبت پرداختند. شین و همکارانش یک روش برای تعیین ضریب نفوذ سخت شدن بتن با اندازه گیری رطوبت نسبی منافذ پروفیل‌های (RH) با استفاده از تجزیه و تحلیل غیر خطی انتشار معکوس پیشنهاد كردند. یوان و همکارانش درجه حرارت آب و هوا وطیف عمل RH و طیف واکنش نسبی در بتن داخلی را بر اساس نتایج تجربی و روش کالبد شکافی شدیداًمتفاوت ساختند. ریو و همکارانش اثر شرایط محیطی شبیه سازی شده بر رویRH و توزیع نسبی رطوبت داخلی بتن را مورد مطالعه قرار دادند.روش الکترود و سنسورهای رطوبت برای توضیح اثرات تغییرات چرخه‌ی روزانه در شرایط محیطی (دما و رطوبت نسبی) و بارش در RHداخلی و نسبت توزیع مقدار رطوبت در معرض بتن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داده‌اند که دمای خارجی /تنها تغییراتRH و توزیع نسبی رطوبت داخلی RHدر منطقه سطح بتن را تغییر داد؛ مقدار رطوبت با کاهش بسیار آرام فراتر از سطح یافت شد.

مدل رطوبت کمی آب و هوا و بتن داخلی

به خوبی شناخته شده است که رطوبت را می‌توان با RH و WVDتوصیف كرد. میزان رطوبت نسبی به صورت نسبت فشار بخار جزئی به فشار بخار اشباع تعریف شده است و در درجه اول تابعی از درجه حرارت است. میزان RH و WVDاز نزدیک مرتبط هستند، اما معانی متفاوتی دارند. در این مطالعه، مدل رطوبت بر اساسRH معمولی وWVDبا استفاده از داده‌های هواشناسی برای توصیف طیف عمل رطوبت در محیط خارجی و طیف واکنش رطوبت در بتن داخلی است.

مدل رطوبت برای محیط خارجی

فشار بخار آب اشباع که معمولا از چنین معادلاتیازقبیل Goff-Gratch، وکسلر-گرینسپن و معادلات کلازیوس-کلاپیرونمحاسبه می شود. معادله کلازیوس-کلاپیرون ادغام عملکرد فشار بخار آب با توجه به دما، حجم، و اثر حرارتی می‌باشد و سپس متناسب با معادله به نمایندگی از تعادل فاز، نشان داده شده در معادله (1) به شرح زیر است.

تنوع رطوبت در محیط خارجی و داخلی بتن

فرایندهای تجربی

در این مطالعه، سیمان 42.5 درجه پرتلند معمولی، بنابر استانداردهای چینی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، کلاسIخاكستر بادی و کلاس S95خاکستر به عنوان مواد افزودنی شامل شدند. ذرات درشت در سراسر این کار شامل ماسه کوارتز سنگ آهک اعم از 5 میلی متر تا 20 میلی متر در قطر، یک عامل کاهنده آب از سری پلی، شن و ماسه رودخانه‌های محلی با مدول نرمی 2.9 و ضربه آب مورد استفاده قرار گرفت. نسبت اختلاط بتن برای این آزمایش سيمان بود: خاکستر: خاكستر بادي: شن و ماسه: شن: آب: کاهنده آب= 375: 85: 35: 720: 1085: 152: 5 در هر متر مکعب و مقاومت فشاری اندازه گیري 53 مگاپاسکال در 28 روز بود.

طیف‌های اقدام و طیف‌های پاسخ رطوبت

در بخش 3، تغییرات رطوبت در محیط خارجی و داخلی بتن در طول چرخه روزانه مورد بحث قرار گرفت. تغییرات رطوبت نوسانات و اتفاقات را نمايش مي‌دهد. بنابراین، تغییرات رطوبت باید ساده به شکل اقدام رطوبت و طیف پاسخ برای دوره‌های ماهانه و سالانه باشد. طیف عمل رطوبت در محیط خارجی و طیف پاسخ رطوبت در بتن داخلی بر اساس داده‌های هواشناسی ماهانه و سالانه توسعه یافته است. جزئیات تایید طیف رطوبت می‌تواند در پایان نامه نویسنده يافت شود.

طیف اقدام رطوبت در محیط خارجی

طیف عمل رطوبت در محیط خارجی با استفاده از یک ماه ازاطلاعات هواشناسی ارائه شده توسط یک ایستگاه هواشناسی محلی توسعه یافته است. جدول 1 اطلاعات هواشناسی برای چانگشا در دسامبر 2011 را نشان می دهد. شكل 6 منحنی‌ها را برای درجه حرارت، رطوبت نسبی، و WVDدر محیط خارجی برای همان ماه را نشان می‌دهد. اطلاعات موجود در شکل 6 و جدول 1 نوسان به طور منظمWVD، افزایش در طول هوای بارانی و کاهش در هوای آفتابی را نشان می‌دهند. میزان رطوبت نسبی نوسانات بزرگ نامنظم، جایی که شناسایی تاثیر آب و هوا دشوار است را نشان مي‌دهد. از این رو، WVDبهتر می‌تواند عمل رطوبت در محیط خارجی را مشخص كند.

این مقاله ISI در سال 2016 در نشریه الزویر و در مجله ساخت و ساز و مصالح ساختمانی، توسط دانشکده مهندسی عمران منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله مدل کمی رطوبت بتن داخلی در آب و هوای طبیعی در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.