Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad reza Eftekhar,Mohamadnavid Moghim
محمدرضا افتخار (استاد راهنما) محمدنوید مقیم (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Zarrabi
نوید ضرابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Investigation of Abrasion Erosion of Fiber Reinforced Concrete By Water contains sand
Most hydraulic structures are known as long service life structures and abrasion is one of the major problems in this structure. According to ACI 210-93 (Erosion of Concrete in Hydraulic Structure) the damage of the concrete surface of hydraulic structure define as erosion by cavitation, erosion by abrasion and erosion by chemical attack. Most of the abrasion erosion damage is caused by the action of water-suspended solid particle such as sand, gravel, silt, ice and other particle rolling and impacting against the concrete surface during hydraulic structure operation. Abrasion erosion damage concrete appears in maintenance hydraulic structure and eliminating the causes of this process is not possible but should be consider when designing the structure and select materials and mixture concrete. D­amage of abrasion appears generally in stilling basins, spillway, tunnel linings and sluiceways. Abrasive resistance of concrete depends on two kinds of parameters (a) hydraulic parameters such as velocity, distance and angel of impinging flow (b) material factors such as mixture material proportion, aggregate properties, type and quantity of added cement materials, addition of fibers, hardening condition and surface treatment. In the experimental part of this research, the hydraulic parameters of the water jet including sand, were investigated. These parameters are mean velocity of water flow, impinging angle and the distance between nozzle and concrete sample. three values for velocity were used in experiments. These values are 6.1,8.3 and 10.8 m/s. also four angel values were used to investigate the effect of impinging angle. These angles are 20°, 45°, 70° and 90°. Furthermore, effect of five distance including 0.15, 0.2, 0.25, 0.3 and 0.35m was studied. For improve the mechanical properties of concrete two kind of fibers were used. The result of three volume percentage of polyester,0.6, 0.4, 0.2 and 1percentag steel fiber demonstrates high abrasion erosion resistance in the case of 0.6 percent polyester compared to others.The numerical simulation was implemented in the FLOW-3D software. The velocity and presser profile were obtained from the software and verified with the experimental result.Finally, the abrasion erosion process was discussed in detail. The numerical expression was created in order to estimate the abrasion erosion depth in concrete. Key Words: Fiber Reinforced Concrete,Water Born Sand Test, Abrasion Erosion.
سدها و دیگر سازه‌های هیدرولیکی، سازه‌هایی با عمر بهره‌برداری طولانی مدت هستند. به همین دلیل، مسئله دوام و پایایی این سازه‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فرسایش را می‌توان اصلی‌ترین عامل در کاهش عمر مفید این سازه‌ها دانست. یکی از انواع فرسایش، فرسایش ناشی از سایش است. احتمال وقوع سایش درنقاطی از سازه که مواد معلق مانند شن و ماسه در جریان وجود دارد، بیشتر است. یکی از موثرترین مواد افزودنی جهت ارتقاء کیفیت و مقاومت بتن در برابر فرسایش ناشی از سایش، الیاف است. الیاف با داشتن مقاومت کششی و خاصیت جذب انرژی بالا، به بهبود مقاومت کششی، مقاومت در برابر ضربه و در نهایت مقاومت در برابر سایش بتن کمک زیادی می‌کند. در بخش آزمایشگاهی تحقیق حاضر، به بررسی اثر پارامترهای هیدرولیکی مربوط به جت آب حاوی ماسه و برخوردی به سطح بتن پرداخته شد. این پارامترها شامل سرعت متوسط خروج جت، زاویه برخورد و فاصله‌ی خروجی جریان جت تا سطح بتن است. در انجام آزمایش‌ها از سه سرعت با مقادیر 8/10، 3/8 و 1/6 متر بر ثانیه، چهار زاویه با مقادیر 90، 70، 45 و 20 درجه و پنج فاصله با مقادیر 15/0، 2/0، 25/0، 3/0 و 35/0 متر استفاده شد. در بخش مربوط به ساختار بتن، اثر استفاده از الیاف پلی‌استر در بهبود خواص مکانیکی بتن به ویژه مقاومت بتن در برابر سایش مورد ارزیابی قرار گرفت. در همین راستا از سه درصد متفاوت از این الیاف شامل 2/0، 4/0 و 6/0 درصد حجمی جهت ساخت نمونه‌ها استفاده شد و نتایج آن با نمونه‌ی شاهد و نمونه‌ی حاوی 1 درصد حجمی الیاف فولادی مقایسه شد. نتایج حاصل از آزمایش نشان می‌دهد بتن حاوی الیاف پلی‌استر با درصد حجمی6/0، مقاومت سایشی بالاتری نسبت به بتن با 2/0 و 4/0 درصد حجمی پلی‌استر و 1 درصد حجمی فولادی دارد. در بخش مدل‌سازی عددی، با بهره‌گیری از نرم‌افزار FLOW-3D مدلی از نازل و جریان خروجی از آن ساخته شد و پروفیل‌های سرعت در نقاط مختلف و هم‌چنین توزیع فشار و سرعت برشی بر روی سطح نمونه ارائه شد. با استفاده از نتایج مدل عددی رابطه‌ای بر حسب فاصله، زاویه و سرعت متوسط خروج جریان برای محاسبه فشار ماکزیمم در محل برخورد ارائه شد. در نهایت به تشریح کامل فرآیند سایش ناشی از برخورد جت حاوی مواد ساینده پرداخته شد و با بهره‌گیری از روابطی تحلیلی و نتایج آزمایشگاه و مدل عددی، رابطه‌ای شامل کلیه‌ی پارامترهای دخیل در سایش، جهت تخمین عمق بیشینه‌ی سایش ارائه شد. کلمات کلیدی : سازه‌های هیدرولیکی، بتن الیافی، فرسایش ناشی از سایش، دستگاه سایش ماسه‌ی معلق، FLOW-3D

ارتقاء امنیت وب با وف بومی