مدل سازی عددی جریان بتن تازه به صورت دوفازی با استفاده از روش عددی sph

بتن از متداول ترین مصالح ساختمانی است. بسیاری از مشکلاتی که دوام ساختمان های بتنی را تهدید می کند، از ناحیه بتن ریزی بد است. از عواقب بتن ریزی بد می توان به خالی ماندن قسمتی از فضای کار، ایجاد تخلخل بیش از حد، جداشدگی دانه های بتن از مخلوط، آب انداختن بتن در اثر مویینگی، تجمع یا ته نشینی سنگ‎دانه ها و یا انسداد جریان بتن توسط میلگردها اشاره کرد. به عنوان یک راه حل برای پیش بینی مشکلات مذکور، شبیه سازی های کامپیوتری جریان بتن تازه با استفاده از روش های عددی می توانند مکمل خوبی برای نتایج تجربی و آزمایشگاهی باشند تا با استفاده از آن ها در کنار هم، بتوان از بروز مشکلات محتمل تا حد امکان کاست. هدف این تحقیق بر این است که باتوجه به مکانیزم حرکت بتن به صورت دو فاز مجزا (ملات و سنگدانه)، حرکت بتن در حین بتن ریزی پیش بینی شده تا بتوان یک گام دیگر به سمت اطمینان بیشتر برداشت. در این تحقیق، جریان بتن با استفاده از روش عددی sph به صورت دو فاز مایع و جامد شبیه سازی شده است. برای برآورد نیروهای اندرکنش بین اجسام صلب و سیال از دو دیدگاه کلی استفاده شده که دیدگاه اول، اجسام با مرز دقیق شبیه سازی شده است. در دیدگاه دوم، هر جسم به صورت یک ذره شبیه سازی شده است. در آغاز، مثال هایی از سیال همگن نیوتنی و غیرنیوتنی در مسائل جریان بین دو صفحه ی موازی، جریان درون لوله، شکست سد و سقوط جسم معلق در سیال با استفاده برنامه ی نوشته شده بر اساس روش sph حل شده تا صحت روش ارائه شده در شبیه سازی سیال همگن نشان داده شود. پس از آن نمونه مسائلی از برخورد اجسام صلب با جداره ها صورت گرفته تا صحت روش ارائه شده بررسی شود. سپس نمونه مسائلی از حرکت مخلوط بتن تازه به صورت دوفازی برای بررسی نحوه ی حرکت بتن در حین بتن ریزی تیر i-شکل، به دست آوردن نیروی وارد بر گلوله در ویسکومتر کششی و به دست آوردن قطر پهن شدگی آزمایش اسلامپ نسبت به زمان بررسی شده است. با استفاده از نتایج تحقیق می توان گفت که دیدگاه اول اندرکنش اجسام معلق (اجسام با مرز دقیق) به خوبی قادر به حل میدان جریان حول اجسام بوده و نیروی وارد بر اجسام را به درستی محاسبه می کند. این دیدگاه به خوبی قادر به حل مسأله برخورد اجسام صلب با یکدیگر بوده و اصطکاک را نیز به درستی مدل می کند. بر اساس نتایج می توان گفت که روش های مذکور مشکلات مربوط به بتن ریزی را پیش بینی کرده و می توان در مسائل دارای قالب ها و آرایش میلگردهای پیچیده بر نتایج آن تکیه کرد. هرچه شکستگی سنگدانه ها بیشتر شود، تمایل به جداشدگی سنگدانه ها از ملات کمتر شده، پراکندگی سنگدانه ها در بتن یکنواخت تر شده و خطر ته نشینی سنگدانه ها کمتر می شود. با درشت تر شدن اندازه ی سنگدانه ها، خطر بلوکه شدن و انسداد جریان توسط میلگردها تشدید می شود. هرچه سنگدانه دارای شکستگی بیشتری بوده و تیزگوشه تر باشد، مقاومت بیشتری در برابر جریان از خود نشان داده و ویسکوزیته و تنش تسلیم بتن را افزایش می دهد. با استفاده از نتایج می توان گفت که نتایج خوبی از انجام شبیه سازی با دیدگاه دوم اندرکنش اجسام معلق (اجسام به صورت یک ذره) به دست نیامده است.