دانلود رایگان ترجمه مقاله مقدار رطوبت بتن داخلی در سازه ها (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۶)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

۲٫۲٫ مدل رطوبت برای بتن داخلی
آب در داخل منافذ بتن به عنوان هر دو هم مایع و هم بخار،دارای منافذ ریز و مركب بطری با RH بالاتر وجود دارد. به طور کلی، آب مایع هنوز هم در منافذ ریز در شرایط پایینRHوجود دارد. بر اساس فرمول کلوین نشان داده شده در معادله (۱۳)، حداکثر شعاع منافذ می‌تواند در شرایط مختلف RHبه شرح زیر محاسبه شود: که در آن R_eثابت گاز ایده آل در J/(mol K)است، γکشش سطحی آب مایع در N/m، ρ_۱ چگالی آب مایع در kg/m^3 است و M_wجرم مولی آب در kg/molاست.
همانطور که در معادله (۱۳) نشان داده شده است، شعاع اشباع منافذ باRHدر بتن متفاوت است. برای حفظ یک حالت تعادل، آب مایع و بخار آب می‌توانند از طریق تبخیر و تراکم مبادله شوند. اگر چه گرادیان دما، تنها تاثیر کمی در تغییر رطوبت در بتن دارد، در اکثر موارد، آب مایع در حفره توسط محاسبات نظری پیش بینی شده در معادله (۱۳) وجود دارد. در نتیجه، آب مایع در حفره به بخار آب یا به حفظ حالت تعادل کمی متغیر یا ثابت در کوتاه مدتتبدیل خواهد شد. علاوه بر این، تخلخل کم و منافذ بسته‌ی بتن ساختار با نفوذپذیری بسیار عالی ارائه می‌دهد.

تنوع رطوبت در محیط خارجی و داخلی بتن
۳٫۱٫ فرایندهای تجربی
در این مطالعه، سیمان ۴۲٫۵ درجه پرتلند معمولی، بنابر استانداردهای چینی، با ۰٫۴۸% Na_2 Oو ۷٫۰۸% C_2 Aمورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، کلاسIخاكستر بادی و کلاس S95خاکستر به عنوان مواد افزودنی شامل شدند. ذرات درشت در سراسر این کار شامل ماسه کوارتز سنگ آهک اعم از ۵ میلی متر تا ۲۰ میلی متر در قطر، یک عامل کاهنده آب از سری پلی، شن و ماسه رودخانه‌های محلی با مدول نرمی ۲٫۹ و ضربه آب مورد استفاده قرار گرفت. نسبت اختلاط بتن برای این آزمایش سیمان بود: خاکستر: خاكستر بادی: شن و ماسه: شن: آب: کاهنده آب= ۳۷۵: ۸۵: ۳۵: ۷۲۰: ۱۰۸۵: ۱۵۲: ۵ در هر متر مکعب و مقاومت فشاری اندازه گیری ۵۳ مگاپاسکال در ۲۸ روز بود.
مکعب بتن استاندارد (۱۵۰ میلی متر×۱۵۰ میلی متر×۱۵۰ میلی متر) ریخته شد. پس از یک عمل‌آوری استاندارد ۲۸ روزه، نمونه استوانه‌ای، ۱۰۰ میلیمتر در قطر×۱۵۰ میلی متر در ارتفاع، از مکعب بتن استاندارد کشیده شد. سوراخ ۱۰ میلی متر قطر در نمونه استوانه‌ای با عمق از سطح بتن از ۵ میلی متر، ۱۵ میلی متر و ۳۵ میلی متر حفر شد. سنسور دما-رطوبت در سوراخ تعبیه شده و با همان درجه از بتنبسته شده است. در نهایت، کل نمونه در یک فلاسک Dewarبا همان درجه از بتن ساخته شد. تصویر شماتیک از نمونه بتن مورد استفاده برای تست رطوبت در شکل ۱ نشان داده شده است.
قبل از اندازه گیری، نمونه‌ها در محیط برای زمان کافی در رسیدن به یک حالت تعادل قرار داده شدند. نمونه پس از آن در روی صفحه نمایش دماسنج ۱٫۵ متر از زمین قرار داده شد، و رطوبت و درجه حرارت در بتن داخلی در زمان واقعی ثبت شد. علاوه بر این، RH و دمای محیط تحت نظر قرار گرفتند.

۳٫۲٫ تنوع رطوبت در محیط خارجی
تغییرات درجه حرارت وRH در محیط خارجی هر نیم ساعت توسط سنسور دما-رطوبت اندازه گیری شد، و ارزش WVDتوسط معادله (۵)با استفاده از داده‌های اندازه گیری محاسبه شد. شکل ۲ تغییراتRHو WVDدر محیط خارجی طبیعی را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل ۲ مشاهده می‌شود، نتایج اندازه‌گیری نشان می دهد که RHدر روزهای آفتابی نوسانات دوره‌ای ناشی از چرخه روزانه را نمایش می‌دهد. حداکثر دامنه نوسان RHحدود ۳۵٪ با تنوع ۱۰ درجه سانتی گراد است. بیش از یک روز تمام، در حالی که WVDتنها نوسانات جزئی را نشان می‌دهد(شکل a2). در روزهای بارانی، RHدر محدوده ۹۵-۸۵ ٪متفاوت است، نوسان نامنظم در کل روز. با این حال، WVDکمی در ابتدا افزایش و پس از آن کاهش می‌یابد، زمین مسطح به یک مقدار ثابت (شکل b2). RHمقدار نسبی است، که شامل اثر جفت بارش و دما، و ظهور تصادفی و عدم قطعیت می‌شود. WVDمطلق، مقدار مستقل از دما است و در نتیجه نظم کامل در روزهای بارانی را ارائه می‌دهد. این یافته نشان می‌دهد که نوسانRHبا درجه حرارت و آب و هواست اما WVDبا توجه به تغییرات دما است. شکل ۲ همچنین نشان می‌دهد که منحنی‌های پیش بینی RH به خوبی با داده‌های اندازه‌گیری شده موافق است، که عقلانیت مدل RHارائه شده در این مطالعه را تایید می‌كند.

به همین دلیل، ما از داده های هواشناسی ارائه شده توسط یک ایستگاه هواشناسی محلی به منظور بررسی تنوعRHو WVDدر فصول مختلف استفاده كردیم. شکل ۳ تغییرات درجه حرارت، RHو WVDدر ماه ژانویه (زمستان) و ماه اوت (تابستان) را نشان می‌دهد. همانطور که در بالا ذکر شد، RHحساسیت بیشتری نسبت به نوسانات در چرخه روزانه‌ای است كهWVDاست. محدوده نوسان RHدر ماه ژانویه و اوت حدود ۳۰- ۹۰٪و ۴۰-۹۰٪ بود، نشان می‌دهد که RHبا تغییر در فصل کمی تغییر می‌كند. بر خلاف RH، WVDبطور قابل ملاحظه بین زمستان (حدود ۳٫۵±۱ g/m^3) و تابستان (حدود ۲۰±۲ g/m^3) متفاوت است. تغییر ناچیزWVDدر جو را ممکن است به تعادل بین تبخیر، میعان و انتقال در میان زمین، جو و لایه ابر بالایی نسبت داد.
نتایج تجربی در شکل ۲ و ۳ نشان داده شده استو که RHمقدار نسبی در ارتباط با درجه حرارت را نشان می‌دهد؛ آناست که، آن حساس به دماست اما نه متغیر در فصل. بنابراین، WVDبر اساس RHممکن است راحت‌تر و دقیق‌تر برای تشخیص رطوبت در محاسبات مدل کمی و شبیه سازی آزمایشگاهی برای تحقیقات ساختار دوام بتن باشد.

۳٫۳٫ تنوع رطوبت در بتن داخلی
شکل ۴ تغییرات RH و WVDدر محیط خارجی طبیعی و در عمق ۳۵ میلی متر در نمونه آزمون را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است، تغییرات رطوبت در بتن داخلی متفاوت از محیط طبیعی است. در شکل ۴ و ۵، تغییرات درجه حرارت و رطوبت نسبی توسط سنسور دما-رطوبت اندازه گیری شد وWVDمحاسبه شده با معادله (۵) در داده های اندازه گیری شده مبنا قرار داده شده بود. WVDنوسان دوره ای در محدوده g/m^326-44 ، در حالی است کهRHدر بتن داخلی نسبتا پایدار است و به سمت یک مقدار ثابت (حدود ۹۴٪) تمایل دارد. از آنجا که از نفوذپذیری کم بتن، انتقال رطوبت بسیار به آرامی بین محیط خارجی و داخلی بتن می باشد. در مقایسه با صحبت، رطوبت در داخل بتن داخلی با تغییر دما و رطوبت شیب بین محیط خارجی و داخلی بتن متفاوت است. زیراآب مایع در فضاهای مركب بطری بتن داخلی و تبادل رطوبت کم، یک حالت خود تعادل پویا بین آب مایع و بخار آب ممکن است كه در بتن داخلی تحقق می‌یابد. بنابراین، رطوبت در فضاهای مركب بطری داخل بتن داخلی ممکن است آزاد به عنوان آب تغلیظ شده از طریق تبخیر و میعان در طول زمان توزیع شود. بنابراین، WVDدر منافذ بتن تابعی از درجه حرارت است و ممکن است با گذشت زمان در نوسان باشد. اطلاعات موجود در شکل ۴ نشان می‌دهد که منحنی‌های نظریRHخوب با داده های تجربی هستند، که نشان می‌دهد مدلRHاستفاده شده در این مطالعه پیش بینی خوبیRHدر داخل بتن داخلی می باشد.