ارائه ی روشی جدید مبتنی بر شبیه سازی کامپیوتری جهت تخمین چگالی چیدمان (pd) مخلوط سنگدانه ها در طرح اختلاط بتن

چگالی چیدمان (pd) اختلاط سنگدانه ها یکی از پارامترهای مهم و تعیین کننده در طرح اختلاط بتن می باشد. هر چه مقدار pd اختلاط سنگدانه ها بیشتر باشد، مقدار فضای خالی کمتری در بین سنگدانه ها وجود دارد و لذا به مقدار سیمان کمتری جهت پر نمودن فضاهای خالی احتیاج می باشد. در صورتی که مقدار خمیر سیمان در بتن ثابت باشد، افزایش میزان pd، منجر به افزایش کارایی در یک نسبت آب به سیمان (w/c) ثابت می شود و هم چنین به ازای یک مقدار خمیر سیمان ثابت و در صورت ثابت نگهداشتن کارایی، افزایش میزان pd، باعث کاهش نسبت آب به سیمان (w/c) شده و در نتیجه مقاومت فشاری و دوام بتن افزایش می یابد. مدل های ریاضی متفاوتی توسط محققین برای تعیین pd اختلاط سنگدانه ها بر اساس نتایج آزمایشگاهی انجام شده پیشنهاد شده است. از دو دهه ی اخیر نیز محققین تلاش نموده اند که در قالب شبیه سازی کامپیوتری به پیش گویی pd اختلاط سنگدانه ها بپردازند. شبیه سازی های انجام شده تا کنون توسط محققین یا بصورت واقع بینانه انجام نشده است و در تحقیقاتی نیز که به صورت دقیق به حل مسائل pd پرداخته شده است، با خطای زیادی همراه بوده است. در رساله ی حاضر نیز جهت تخمین pd اختلاط سنگدانه ها از شبیه سازی کامپیوتری استفاده شده است. معمولاً حل مسائل pd با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری نیاز به صرف زمان زیاد دارد و در برخی موارد نیز عملاً غیر ممکن می باشد. در این رساله با بهره گیری از نتایج بدست آمده از شبیه سازی کامپیوتری توسط نرم افزار pfc3d و تجزیه و تحلیل آن ها یک روش ساده با دقت زیاد جهت تخمین pd اختلاط سنگدانه ها ارائه شده است. اصول اولیه ی این روش ساده بر این اساس است که هر سنگدانه ی دانه بندی شده که اطلاعات دانه بندی و pd آن در حالت سست (loose) از تست آزمایشگاهی موجود باشد، به یک سنگدانه ی تک اندازه با یک ضریب اصطکاک معادل تبدیل می شود، بصورتی که pd بدست آمده از سنگدانه ی تک اندازه با آن ضریب اصطکاک برابر pd بدست آمده از آزمایش باشد. دقت روش ارائه شده در این رساله با انجام تست های آزمایشگاهی مختلف به اثبات رسیده است. در رساله ی حاضر با انجام بیش از 700 اجرای مستقل، یک بانک اطلاعاتی جهت مصارف کاربردی تهیه شده است. در این بانک اطلاعاتی برای سنگدانه های تک اندازه با ضرایب اصطکاک مختلف، مقدار pd ارائه شده است. حسن بانک اطلاعاتی تهیه شده این می باشد که می توان بدون نیاز به هر گونه شبیه سازی و با استفاده از این بانک اطلاعاتی، ضریب اصطکاک معادل هر سنگدانه ای را تعیین نمود. روش ارائه شده در این رساله همچنین با سایر مدل های ریاضی که توسط سایر محققین جهت پیشگوئی pd ارائه شده است، مقایسه گردیده است و کارائی روش ارائه شده به اثبات رسیده است. فرمولاسیون توسعه داده شده در این رساله مبتنی بر نتایج بدست آمده از شبیه سازی کامپیوتری می باشد؛ اما حسن فرمولاسیون توسعه داده شده این می باشد که برای تخمین pd اختلاط سنگدانه ها نیازی به شبیه سازی کامپیوتری نمی باشد و می توان با یک برنامه نویسی ساده و یا با محاسبات دستی، pd اختلاط سنگدانه ها را پیشگویی نمود.