بررسی تحلیلی تأثیر پارامترهای رئولوژیکی بر کارایی بتن خود تراکم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

3 دانشکده عمران، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

10.22124/jcr.2023.23160.1600

چکیده

شاخص ترین وجه تمایز بتن خود تراکم و بتن معمولی کارایی می‌باشد که این ویژگی به بتن خود تراکم اجازه پرکردن قالب را بدون عملیات ویبره می‌دهد. یکی از آزمون های اصلی در تعیین کارایی بتن خود تراکم آزمون L-box است که به وسیله آن می‌توان قابلیت گذرندگی و پرکننده‌گی بتن را مورد بررسی قرار داد. در این مطالعه، با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D، بتن‌ خود تراکم با ارزیابی نتایج آزمون L-box مورد مطالعه قرار گرفته و زمان رسیدن بتن به فاصله 40 سانتی‌متری از دریچه ثبت شده است. برای این منظور، بتن های مورد استفاده دارای ویسکوزیته پلاستیک 38-10 پاسکال در ثانیه (Pa.s)، تنش تسلیم 75-14 پاسکال (Pa)، وزن مخصوص 2000 و 2500 کیلوگرم بر متر‌مکعب (kg/m3) و مدول برشی الاستیک 100 و 1000 پاسکال (Pa) می‌باشند. به‌منظور مدل‌سازی سنگ‌دانه‌ها، از اجزای کروی شکل به قطر 20 میلی‌متر و وزن مخصوص 2500 کیلوگرم بر متر‌مکعب (kg/m3) استفاده شده است. برای صرفه جویی در زمان و بررسی پارامترهای موثر در مقدار زمان لازم برای رسیدن بتن به فاصله 40 سانتی‌متری از دریچه بالا رونده (T40cm)، طراحی آزمایش به روش تاگوچی انجام شده و تعداد 16 طرح آزمایش پیشنهادی توسط این روش در نرم‌افزار Minitab بررسی شده است. پس از آنالیز نتایج به روش سیگنال به نویز، مشاهده گردید ویسکوزیته پلاستیک و تنش تسلیم بتن خود تراکم به ترتیب بیشترین و کمترین تأثیر را در مقدار T40cm دارند که این نتایج با نتایج حاصل از آنالیز واریانس مطابقت دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analytical study of the effect of rheological parameters on the workability of self-consolidating concrete

نویسندگان [English]

  • Yashar Asghari 1
  • Seyed Esmaeil Mohammadyan Yasouj 2
  • Nazila Kardan 3
1 Civil faculty Sahand university of technology, Tabriz, Iran
2 Structure and Earthquake, Civil Engineering, IAUN, Najafabad, Iran
3 Civil faculty, Azarbaijan shahid madani university, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The most significant difference between self-consolidating concrete and ordinary concrete is workability, which allows self-consolidating concrete to fill the mold without vibrating operations. One of the main tests in determining the workability of self-compacting concrete is the L-box test, which can be used to check the permeability and filling properties of concrete. In this study, using Flow3D software, self-compacting concrete is investigated by evaluating the results of L-box test and the time when the concrete reaches a distance of 40 cm from the gate is recorded. For this purpose, the concrete used has plastic viscosity range of 10-38 (Pa.s), yield stress range of 14-75 (Pa), specific gravity of 2000 and 2500 (kg/m3) and elastic shear modulus of 100 and 1000 (Pa). In order to model the aggregates, spherical components with a diameter of 20 mm and a specific weight of 2500 kg/m3 have been used. To save time and evaluate the effective parameters in the amount of time required for the concrete to reach a distance of 40 cm from the gate (T40cm), the test design was performed by Taguchi method and 16 experimental designs proposed by this method in Minitab software. Been investigated. After analyzing the results by signal-to-noise method, it was observed that the plastic viscosity and yield stress of self-compacting concrete have the maximum and minimum effect on T40cm, respectively, which are consistent with the results of analysis of variance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Self-consolidating concrete
  • L-box test
  • Flow3D Software
  • Taguchi method
  • Analysis of Variance

مراجع

[1] A.C. Institute, Self-consolidating Concrete, in, ACI Committee 237R-07, 2007, pp. p. 30.
[2] EFNARC, Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, Rep. from EFNARC, 44 (2002) 32.
[3] T.L.H. Nguyen, N. Roussel, P. Coussot, Correlation between L-box test and rheological parameters of a homogeneous yield stress fluid, Cement and Concrete Research, 36(10) (2006) 1789-1796.
[4] H. Lashkarbolouk, M.R. Chamani, A.M. Halabian, A.R. Pishehvar, Viscosity evaluation of SCC based on flow simulation in the L-box test, Magazine of Concrete Research, 65(6) (2013) 365-376.
[5] M. Hosseinpoor, K.H. Khayat, A. Yahia, Numerical simulation of self-consolidating concrete flow as a heterogeneous material in L-Box set-up: Effect of rheological parameters on flow performance, Cement and Concrete Composites, 83 (2017) 290-307.
[6] L.N. Thrane, Form filling with self-compacting concrete, Danish technological institute, 2007.
[7] N. Roussel, M.R. Geiker, F. Dufour, L.N. Thrane, P. Szabo, Computational modeling of concrete flow: General overview, Cement and Concrete Research, 37(9) (2007) 1298-1307.
[8] J. Yammine, M. Chaouche, M. Guérinet, M. Moranville, N. Roussel, From ordinary rhelogy concrete to self compacting concrete: A transition between frictional and hydrodynamic interactions, Cement and Concrete Research, 38 (2008) 890-896.
[9] N. Roussel, A. Gram, M. Cremonesi, L. Ferrara, K. Krenzer, V. Mechtcherine, S. Shyshko, J. Skocec, J. Spangenberg, O. Svec, L.N. Thrane, K. Vasilic, Numerical simulations of concrete flow: A benchmark comparison, Cement and Concrete Research, 79 (2016) 265-271.
[10] L. Shen, L. Struble, D. Lange, Modeling dynamic segregation of self-consolidating concrete, ACI Materials Journal, 106(4) (2009) 375.
[11] J. Spangenberg, N. Roussel, J.H. Hattel, H. Stang, J. Skocek, M.R. Geiker, Flow induced particle migration in fresh concrete: Theoretical frame, numerical simulations and experimental results on model fluids, Cement and Concrete Research, 42(4) (2012) 633-641.
[12] M.C.S. Nepomuceno, L.A. Pereira-de-Oliveira, S.M.R. Lopes, R.M.C. Franco, Maximum coarse aggregate’s volume fraction in self-compacting concrete for different flow restrictions, Construction and Building Materials, 113 (2016) 851-856.
[13] Y. Ammar, K.H. Kamal, S. Mohammed, Statistical modelling of the coupled effect of mix design and rebar spacing on restricted flow characteristics of SCC, Construction and Building Materials, 37 (2012) 699-706.
[14] J. Spangenberg, N. Roussel, J.H. Hattel, E.V. Sarmiento, G. Zirgulis, M.R. Geiker, Patterns of gravity induced aggregate migration during casting of fluid concretes, Cement and Concrete Research, 42(12) (2012) 1571-1578.
[15] E. Ramyar, G. Cusatis, Discrete Fresh Concrete Model for Simulation of Ordinary, Self-Consolidating, and Printable Concrete Flow, Journal of Engineering Mechanics, 148(2) (2022) 04021142.
[15] Y. Vanhove, C. Djelal, Friction mechanisms of fresh concrete under pressure, Int J Civil Eng Technol (IJCIET), 4(6) (2013) 67-81.
[16] M.S. Phadke, Quality Engineering Using Robust Design, Prentice Hall PTR, 1995.
[17] R.J. Davis, P, Application of Taguchi-Based Design of Experiments for Industrial Chemical Processes, In Statistical Approaches With Emphasis on Design of Experiments Applied to Chemical Processes,  (2018).
[18] G.a.K. Taguchi, S, Taguchi Methods Orthogonal Arrays and Linear Graphs: Tools for Quality Engineering, American Supplier Institute, Dearborn, Michigan, 1987.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار