بررسي عملكرد ژئوتكستايل بر كنترل و ترميم ترك خوردگي روسازي جهت كاربرد در بتن غلتكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

در سال¬هاي اخير به دليل مسائل مطرح در روسازي آسفالتي و تهيه قير، به اجراي روسازي¬هاي بتني رغبت زيادي ايجاد شده است. يكي از انواع روسازي¬هاي بتني، روسازي بتن غلتكي (بتني با اسلامپ صفر) مي¬باشد كه مزيت¬هاي مختلفي را شامل مي¬شود. ضرورت به¬سازي مشخصات مكانيكي راه¬هاي آسيب¬ديده منجر به گسترش استفاده از مواد جديد در راهسازي شده است. از ديگر سوي، خواص فيزيكي و مكانيكي ممتاز و بعضاً منحصر به¬فرد ژئوسينتتيك¬ها و به¬ويژه ژئوتكستايل¬ها باعث به¬كارگيري آنها در مهندسي راهسازي براي ايفاي نقش¬هاي مختلفِ زه¬كشي، تسليح، فيلتراسيون، جداسازي، حفاظت و تثبيت گرديده است. با توجه به نياز به احداث روسازي¬هاي بتني در ايران و اهميت نحوه نگه¬داري و ترميم روسازي، در اين رساله، روش جديدي جهت بهبود عملكرد ملات سيماني ارائه گرديده است. از طرفي مي¬توان بيان كرد در اين رساله دكتري يك وظيفه عملكردي جديد براي ژئوتكستايل¬ها در مهندسي راهسازي معرفي شده است؛ كنترل و ترميم ترك¬خوردگي و كمك به عمل¬آوري در روسازي بتن غلتكي. در اين رساله، يك لايه ژئوتكستايل حاوي پلي¬اتيلن گلايكول و نانوسيليس در ماتريس سيماني پيشنهاد شد، تا علاوه بر عدم اثرگذاري بر ميزان خلل و فرج ماتريس سيماني، به رهايش آب ذخيره شده در ماده عمل¬آوري كمك نمايد و بدين¬گونه ضمن حفظ استحكام بتن، آب موردنياز براي عمل¬آوري را فراهم نمايد و همچنين باعث خود ترميم¬شوندگي ترك نيز شود. بدين¬منظور در دو فاز خودترميمي و عمل¬آوري، ارزيابي¬ها صورت گرفته است. سپس در بخش مدلسازي، ابتدا رابطه رياضي شعاع موئينگي با در نظر گرفتن كليه عوامل مؤثر بر آن به¬دست آمد. در ادامه براي بررسي اثر عوامل مختلف، شبكه عصبي پياده¬سازي شد. همچنين براي تعيين ميزان تأثير هر يك از متغيرهاي ورودي بر شعاع موئينگي، از آناليز حساسيت استفاده شد. براي آموزش شبكه از الگوريتم انتشار برگشتي و براي كمينه-سازي خطا از تابع لونبرگ-ماراكودات استفاده گرديد. عناصر ورودي به شبكه عبارتند از: قطر و چگالي الياف سازنده ژئوتكستايل، ضخامت و وزن متر مربع ژئوتكستايل و زاويه تماس سيال-ژئوتكستايل. نتايج آزمون غيرمخرب آلتراسونيك نشان مي¬دهد كه بازدهي خودترميم¬شوندگي براي كليه نمونه¬هاي داراي ژئوتكستايل نسبت به نمونه شاهد بيشتر است. با توجه به نتايج حاصل از تصاوير ميكروسكوپي و تحليل طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس، تشكيل كلسيم كربنات تصديق گرديده است كه نشان¬دهنده رهايش مواد نانوسيليس و پلي¬اتيلن گلايكول و در نتيجه ترميم ترك با استفاده از روش پيشنهادي مي¬باشد. به¬منظور ارزيابي عمل¬آوري داخلي، رطوبت در راستاي ضخامت به وسيله دستگاه سنسور رطوبتي، تغييرات دمايي با كمك دوربين حرارتي، سرعت عبور امواج آلتراسونيك و استحكام فشاري و خمشي اندازه¬گيري شد. تغييرات رطوبت در راستاي ضخامت، صعود سيال از ژئوتكستايل به نمونه‌هاي سيماني را به خوبي تأييد كرد. گراديان رطوبتي در نمونه‌هاي داراي ژئوتكستايل نسبت به نمونه شاهد كمتر و نرخ نفوذ رطوبت بيشتر است، در نتيجه جمع‌شدگي كمتر و دوام بيشتر است. اندازه¬گيري تغييرات دمايي نيز نشان مي¬دهد كه دما در نمونه¬هاي داراي ژئوتكستايل، نسبت به نمونه شاهد كمتر است. در بين نمونه¬هاي داراي ژئوتكستايل، نرخ نفوذ رطوبت نمونه با اندازه منافذ¬ كوچك¬تر، بيشتر و كاهش دما بيشتر است. ژئوتكستايل از جنس پلي¬استر نيز موجب كاهش دماي بيشتر و نرخ نفوذ بيشتر در مقايسه با ژئوتكستايل از جنس پلي‌پروپيلن و الياف پلي‌استر توخالي شده است. استحكام خمشي و فشاري نمونه‌هاي سيماني داراي ژئوتكستايل بيشتر از نمونه شاهد، نمونه داراي پلي‌اتيلن گلايكول، نمونه داراي نانوسيليس و نمونه داراي هر دو ماده است. مدول برشي، مدول ديناميكي و مدول حجمي با توجه به داده¬هاي آلتراسونيك نيز محاسبه شد. با توجه به نتايج، مدول ديناميكي نمونه حاوي پلي¬اتيلن گلايكول (به¬طور ميانگين 43/7 گيگاپاسكال) نسبت به نمونه شاهد (به¬طور 59/8 گيگاپاسكال) كمتر است. از طرفي براي نمونه داراي ژئوتكستايل مدول ديناميكي، مدول برشي و مدول حجمي حدود 30% نسبت به نمونه شاهد بيشتر است. نمونه¬هاي داراي ژئوتكستايل با افزايش ميزان نگهداري رطوبت در نمونه ملات موجب افزايش هيدراسيون، كاهش جمع¬شدگي در سنين اوليه و در نهايت موجب افزايش استحكام و دوام بتن گرديده است. در بخش مدلسازي، ميزان ضريب همبستگي پيش¬بيني¬شده توسط شبكه عصبي براي داده-هاي آموزش، اعتبارسنجي و تست و كل داده¬ها به ترتيب برابر 9989/0، 99773/0، 99398/0 و 99745/0 مي¬باشد كه نشان¬دهنده عملكرد مناسب اين شبكه مي¬باشد. بر اساس نتايج آناليز حساسيت، قطر الياف سازنده ژئوتكستايل مهم¬ترين پارامتر تأثيرگذار بر شعاع موئينگي معرفي گرديد.

226215

تكنولوژي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان