ارزيابي معادله نفوذ آب در بتن با بكارگيري نتايج حاصل از روش "محفظه استوانهاي"

Evaluation of the equation of water penetration into concrete using results of "Cylindrical chamber" method

نفوذپذيري يكي از مهمترين عوامل تأثيرگذار بر دوام سازههاي بتني است. لذا نفوذ آب به داخل بتن در اين مقاله مورد ارزيابي قرار گرفته است. با اينكه بيشتر محققين ضريب نفوذپذيري به دست آمده از معادله يك بعدي دارسي را مدنظر قرار دادهاند، در اين مقاله به دليل حركت آب در بتن در تمامي جهات، براي اولين بار از معادله انتشار دو بعدي كه بيانگر نفوذ سيال به درون جسم متخلخل است، استفاده شده است. براي اين منظور نمونه هاي بتني مكعبي با نسبتهاي آب به سيمان مختلف، تهيه و با به كارگيري روش "محفظه استوانهاي" نفوذپذيري آنها اندازه گيري گرديد. در اين روش فشارهاي آب وارده به بتن و مدت زمان نفوذ آب متغير بوده است. معادله دو بعدي مورد نظر با استفاده از تبديلات لاپلاس و هنكل حل گرديده و نتايج به دست آمده با نتايج حاصل از انجام آزمايشها مقايسه شده است. متوسط خطاهاي محاسبه شده براي پيشبيني منحني ترشدگي، بيشينه عمق نفوذ، متوسط عمق نفوذ و سطح ترشدگي نسبت به مقادير آزمايشگاهي به ترتيب برابر با 23/07، 13/64، 21/41 و 1/66 درصد مشاهده شدند. ضرايب همبستگي بين مقدار فشار و مدت زمان نفوذ آب با توجه به متغيرهاي بيشينه عمق نفوذ، متوسط عمق نفوذ، سطح ترشدگي، حجم نفوذ و ضرايب انتشار بهينه بزرگتر از 0/95 مشاهده گرديدند. به علاوه، رابطه اي با دقت بالا بين ضرايب انتشار بهينه با متغيرهاي ذكر شده مشاهده نگرديد.

Permeability is one of the most effective parameters on concrete durability. Therefore, in this paper penetration of water into concrete is studied. Although most of the researchers have considered the coefficient of permeability obtained from one dimensional Darcy’s equation, in the present paper due to movement of water in all directions, two-dimensional diffusion equation which defines penetration of fluid into a porous material has been used for first time. For this purpose, cubic concrete specimens with different W/C ratios were prepared and their permeability was measured using “Cylindrical chamber” method. In this method, applied pressures and durations of water penetration were varied. The two-dimensional equation considered, was solved using Laplace and Henkel transformations and the obtained results were compared with the “Cylindrical chamber” results. Comparison of the theoretical and experimental results showed that the average respective percentage errors calculated for the estimation of wet curve, maximum penetration depth, average penetration depth and wet surface were 23.07, 13.64, 21.41 and 1.66. The coefficients of determination between pressure magnititude and duration of water penetration, considering the variables of maximum penetration depth, average penetration depth, wet surface, penetrated volume and optimum diffusion coefficients were seen to be higher than 0.95. Furthermore, no reliable correlation was observed between the optimum diffusion coefficients and the mentioned variables.