مقدمه
توزیع یکنواخت سنگدانهها در بتن خودتراکم نقش بسیار مهمی در عملکرد و ویژگیهای نهایی بتن دارد. سنگدانهها تقریباً ۶0 درصد از حجم بتن را تشکیل میدهند و نقش اساسی در تأمین مقاومت بتن ایفا میکنند. در صورتی که توزیع سنگدانهها بهدرستی انجام نشود، میتواند منجر به مشکلاتی مانند جداشدگی و کاهش مقاومت بتن شود. در سازههای ایمنی هستهای و مراکز پزشکی که بتن به عنوان یک ماده محافظ در برابر اشعه استفاده میشود، توزیع یکنواخت سنگدانهها از اهمیت ویژهای برخوردار است. توموگرافی کامپیوتری با اشعه گاما (γ-CT) یک فناوری غیرمخرب و همسو با توسعه پایدار است که برای تحلیل توزیع داخلی سنگدانهها در بتن استفاده میشود. این فناوری از پرتوهای گاما برای ایجاد تصاویر مقطعی از داخل نمونههای بتن استفاده میکند. اشعه گاما میتواند توزیع فازی مقطعی میانگین زمانی را در طول ارتفاع نمونهها اندازهگیری کند و دادههای دقیق و با وضوح بالا را درباره توزیع سنگدانهها فراهم کند. در این پژوهش، نمونههای بتن خودتراکم با سه رده مقاومت در برابر جداشدگی طراحی شدند. این ردهها شامل بتن بسیار پایدار بدون جداشدگی، بتن با جداشدگی متوسط و بتن با جداشدگی شدید است. برای اعتبارسنجی، نمونههای انتخابی در همان سطوح اسکن اشعه گاما برش داده شدند و با ابزارهای پردازش تصویر، توزیع سنگدانههای درشت شناسایی شد. مقایسه نتایج اسکن اشعه گاما و پردازش تصویر نشاندهنده نزدیکی قابل قبول بین این دو روش بود.
روش تحقیق
جدول1 طرح مخلوطهای شاخص بتن خودتراکم
جداشدگی شدید | جداشدگی متوسط | بدون جداشدگی | طرح مخلوط |
281 | 281 | 281 | سیمان (کیلوگرم بر مترمکعب) |
93 | 93 | 93 | سرباره |
147 | 147 | 147 | آب |
919 | 919 | 919 | سنگدانه درشت |
882 | 882 | 882 | سنگدانه ریز |
800 | 600 | 360 | فوقروانکننده (لیتر بر مترمکعب) |
تجهیزات دستگاه اشعه گاما در شکل 1 نشان داده شده است. در صفحه اول دستگاه، امکان حرکت عمودی (بالا و پایین) را فراهم میشود تا بتواند ارتفاعهای مختلف شیء تا 8/1 متر را اسکن کند. صفحه دایرهای چرخان دوم به منابع پرتو گاما و آشکارسازهای آنها اجازه میدهد تا حول شیء حرکت کنند. صفحه سوم که آشکارسازها را در مقابل هر منبع گاما قرار میدهد، امکان حرکت جداگانه آشکارسازها را فراهم کرده و زوایای کوچکی از پرتو را ایجاد میکند.
نتایج
- نتایج آزمایش مطابق با انتظارات قبلی نشان داد که نمونه بدون جداشدگی، توزیع یکنواختتری در هر دو جهت عمودی و افقی داشت و هیچگونه جداشدگی مشاهده نشد. در مقابل، نمونههای با جداشدگی متوسط و با جداشدگی شدید، نشاندهنده جداسازی قابل توجه سنگدانهها بهویژه در لایههای پایینتر آزمونه بودند. برای آزمونههای با جداشدگی متوسط، توزیع سنگدانهها در لایههای میانی و پایین تغییرات جزئی داشت، در حالی که لایه بالایی، توزیع یکنواختی نداشت. در آزمونههای با جداشدگی شدید، جداشدگی سنگدانهها بسیار زیاد بود و سنگدانهها عمدتاً در لایه پایین تجمعیافته بودند. ترتیب لایهها و توزیع سنگدانهها در این لایهها به ترتیب در شکلهای 2 و 3 نشان داده شده است.
- این پژوهش نشان داد که فناوری اشعه گاما میتواند به طور مؤثری برای ارزیابی توزیع سنگدانهها در مخلوط بتن خودتراکم در برابر اشعه استفاده شود. نتایج نشان داد، توزیع یکنواخت سنگدانهها میتواند بهبود قابل توجهی در عملکرد محافظتی بتن ایجاد کند. این امر، اهمیت کنترل خواص رئولوژیکی بتن برای جلوگیری از جداشدگی و بهبود کارایی محافظتی بتن را برجسته میکند. یافتههای این پژوهش میتواند در عمل با استفاده از سنجش چگالی اشعه گاما (GRD) یا همان سنجش چگالی گامای هستهای در محل به کار گرفته شود و بهبود کیفی و عملکردی بتنهای خود تراکم را فراهم کند.
- در این روش، از آشکارسازی چگالی اشعۀ گاما بهره گرفته شد؛ جایی که باریکۀ گاما از مرکز نمونه عبور میکند. نتایج حاکی است که نمونه بدون جداشدگی تا حدود ۲۵ درصد در بهبود ویژگیهای حفاظتی نسبت به نمونۀ ملات مؤثر بوده است. با تغییر مکان افقی و عمودی و نیز زاویۀ اسکن، میتوان توموگرافی کاهشیافته را در محل اجرا اعمال کرد. البته در بتنهای حاوی میلگردهای فولادی، الیاف فولادی یا الیاف مصنوعی و نیز حفرههای احتمالی، ممکن است نیاز به چندین منبع/انرژی اشعۀ گاما یا چندین روش ترکیبی باشد که اصول و یافتههای مطرحشده در این پژوهش میتوانند بهصورت مشابه به کار گرفته شوند.
دانلود نسخه کامل مقاله