بررسی رفتارمواد بتنی حاوی سنگدانه مقاوم در برابر حرارت به روش عددی :مدل اجزای محدود
محورهای موضوعی : آمارآی لی کلته ئی 1 , علی رضا راسخی 2 *
1 - گروه مهندسی عمران، واحد قشم، دانشگاه آزاد اسلامی، قشم، ایران
2 - گروه مهندسی عمران، واحد قشم، دانشگاه آزاد اسلامی، قشم، ایران
کلید واژه: ضریب انتقال حرارت, اجزا محدود, حل عددی,
چکیده مقاله :
در این تحقیق به روش آزمایشگاهی از سنگدانه‌های سبک مقاوم در برابر حرارت، پومیس و پرلیت در درصد های جایگزینی ،40،30،20،10و 50 به عنوان جایگزین سنگدانه استفاده و در مجموع 11 سری طرح مخلوط طراحی و ساخته شد و در ادامه با استفاده از روش اجزا محدود عملکرد حرارتی سنگدانه های پومیس و پرلیت مورد بررسی و مقایسه با روش آزمایشگاهی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن بودند که با افزایش درصد جایگزینی سنگدانه سبک، مقاومت فشاری مخلوط ها کاهش یافته و همچنین تخلخل و میزان نفوذ یون کلر در تمامی مخلوط ها افزایش یافته است و در مجموع مشخصات دوام مخلوط ها کاهش نشان داد . افزایش میزان جایگزینی سنگدانه‌ی سبک باعث کاهش چشمگیر ضریب انتقال حرارت نمونه ها شده است. از طرف دیگر درصد خطای محاسبه ضریب انتقال حرارت به روش عددی نسبت به روش آزمایشگاهی، برای مخلوط‌های حاوی 20 درصد پومیس و پرلیت برابر با 3/9 و 5/7 درصد بوده که درصد خطای قابل قبولی به حساب می‌آید.آنالیز ریزساختاری نشان داد که استفاده از سنگدانه های سبک پومیس و پرلیت انبساط یافته باعث افزایش تخلخل در مخلوط ها می شود.
در این تحقیق به روش آزمایشگاهی از سنگدانه‌های سبک مقاوم در برابر حرارت، پومیس و پرلیت در درصد های جایگزینی ،40،30،20،10و 50 به عنوان جایگزین سنگدانه استفاده و در مجموع 11 سری طرح مخلوط طراحی و ساخته شد و در ادامه با استفاده از روش اجزا محدود عملکرد حرارتی سنگدانه های پومیس و پرلیت مورد بررسی و مقایسه با روش آزمایشگاهی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن بودند که با افزایش درصد جایگزینی سنگدانه سبک، مقاومت فشاری مخلوط ها کاهش یافته و همچنین تخلخل و میزان نفوذ یون کلر در تمامی مخلوط ها افزایش یافته است و در مجموع مشخصات دوام مخلوط ها کاهش نشان داد . افزایش میزان جایگزینی سنگدانه‌ی سبک باعث کاهش چشمگیر ضریب انتقال حرارت نمونه ها شده است. از طرف دیگر درصد خطای محاسبه ضریب انتقال حرارت به روش عددی نسبت به روش آزمایشگاهی، برای مخلوط‌های حاوی 20 درصد پومیس و پرلیت برابر با 3/9 و 5/7 درصد بوده که درصد خطای قابل قبولی به حساب می‌آید.آنالیز ریزساختاری نشان داد که استفاده از سنگدانه های سبک پومیس و پرلیت انبساط یافته باعث افزایش تخلخل در مخلوط ها می شود.
[1] Akman MS, Tas_demir MA. Perlite concrete as a structural material. In: 1st National perlite congress, Ankara (Turkey); 1977 .
[2] Steiger RW, Hurd MK. Lightweight insulating concrete for floors and roof decks. Concr Const 1978;23(7):411–22.
[3] Akçaözoğlu, S., Akçaözoğlu, K., & Atiş, C. D. (2013). Thermal conductivity, compressive strength and ultrasonic wave velocity of cementitious composite containing waste PET lightweight aggregate (WPLA). Composites Part B: Engineering, 45(1), 721-726.
[4] ACI committee 213. Guide for structural lightweight aggregate concrete. Report No. 213R-87. Detroit, USA: American Concrete Institute; 1999. p. 27.
[5] Tay J, Yip W. Sludge ash as lightweight concrete material. J Environ Eng 1989;115(1):56–64.
[6] Unal O, Uygunog˘lu T, Yildiz A. Investigation of properties of low-strength lightweight concrete for thermal insulation. Build Environ 2007;42(2):584–90.
[7] K.H. Mo, U.J. Alengaram, M.Z. Jumaat, Bond properties of lightweight concrete – A review, Constr. Build. Mater. 112 (2016) 478–496.
[8] J.A. Bogas, M.G. Gomes, S. Real, Capillary absorption of structural lightweight aggregate concrete, Mater. Struct. 48 (2015) 2869–2883.
[9] K.M.A. Hossain, M. Lachemi, Mixture design, strength, durability, and fire resistance of lightweight pumice concrete, ACI Mater. J. 104 (2007) 449–457.
[10] M.N. Haque, H. Al-Khaiat, O. Kayali, Long-term strength and durability parameters of lightweight concrete in hot regime: importance of initial curing, Build. Environ. 42 (2007) 3086–3092.
[11] M. Kismi, P. Poullain, P. Mounanga, Transient thermal response of lightweight cementitious composites made with polyurethane foam waste, Int. J. Thermophys. 33 (7) (2012) 1239–1258.
[12] Lihua Zhu , Jun Dai , Guoliang Bai a, Fengjian Zhang, Study on thermal properties of recycled aggregate concrete and recycled concrete blocks, Construction and Building Materials 94 (2015) 620–628
[13] K.H. Kim, S.E. Jeon, J.K. Kim, S. Yang, An experimental study on thermal conductivity of concrete, Cem. Concr. Res. 33 (3) (2003) 363–371.
[14] ACI 213R–03. Guide for structural lightweight-aggregate concrete. American Concrete Institute/01-Jan-2003.
[15] Arnould M, Virlogeux M. Granulats et bétons légers. Presses de l’école nationale des ponts et chaussées; 1986, ISBN 2-85978-086-6.
[16] Ke Y, Beaucour AL, Ortola S, Dumontet H, Cabrillac R. Influence of volume fraction and characteristics of lightweight aggregate concrete on the mechanical properties of concrete. Constr Build Mater 2009;23:2821–8.
[17] Ke Y, Ortola S, Beaucour AL, Dumontet H. Identification of microstructural characteristics in lightweight aggregate concretes by micromechanical modeling including the interfacial transition zone (ITZ). Cement Concrete Res 2010;40:1590 600.
[18] Chandra S, Berntsson L. Lightweight aggregate concrete. Noyes Publications/
William Andrew Publishing; 2002, ISBN 0-8155-1486-7.
[19] Zhang MH, Gjorv OE. Characteristics of lightweight aggregates for high strength concrete. ACI Mater J 1991;March–April:150–8.
[20] Kockal NU, Ozturan T. Strength and elastic properties of structural lightweight
concretes. Mater Des 2011;32:2396–403.
[21] Sengul, O., Azizi, S., Karaosmanoglu, F., Tasdemir, M.A., 2011. Effect of expanded perlite on the mechanical properties and thermal conductivity of lightweight concrete. Energy Build. 2e3, 671e676
[22] Demirboga, R., Kan, A., 2012. Thermal conductivity and shrinkage properties ofmodified waste polystyrene aggregate concretes. Constr. Build. Mater. 0, 730e734
[23] BS 1881 Part 116, Method for determination of compressive strength of concrete, British Standard,
1983.
[24]ASTM C642, Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, ASTM C642, 1997.
[25]NT Build 492 - Concrete Mortar and Cement-based Repair Materials - Chloride Migration Coefficient from Non-steady-state Migration Experiments. NT Build 492, 1999.
[26] Saeed shekveh, (2020). Existence of at least three weak solutions for a quasilinear elliptic system. Journal of New Researches in Mathematics.
[27] Khaleghi Moghadam, M., Tersian, S., & Avci, M. (2020). A Variational Approach To The Existence Of Infinitely Many Solutions For Difference Equations. Journal of New Researches in Mathematics, 5(22), 99-110.
[28] Amini, E., & Ebadian, A. (2020). Numerical Solution and Error Analysis for Linear and Nonlinear Delay Differential Equations. Journal of New Researches in Mathematics.
[29]Youm, K. S., Moon, J., Cho, J. Y., & Kim, J. J. (2016). Experimental study on strength and durability of lightweight aggregate concrete containing silica fume. Construction and Building Materials, 114, 517-527.
[30] J.L. Clarke. Structural lightweight aggregate concrete. Blackie Academic & Prof; 2005, pp. 161.
[31] Rasekhi Sahneh, A. R., Dashti Rahmatabadi, M. A., Madani, H., & Dehghan Manshadi, H. (2023). A Comprehensive Investigation on the Influence of Zeolite, Pumice, and Limestone Powder on the Characteristics of Eco‐Friendly Calcium Aluminate Cement Mixes. Advances in Materials Science and Engineering, 2023(1), 1433612.
[32]Asadi, I., Shafigh, P., Hassan, Z. F. B. A., & Mahyuddin, N. B. (2018). Thermal conductivity of concrete–A review. Journal of Building Engineering, 20, 81-93.