بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از بتن غلتکی - RCC - میتواند سرعت عملیات ساخت سدهای بتنی را بنحو چشمگیری افزایش دهد. از سوی دیگر عدم امکان استفاده از سیستم های پس سرد کن بتن - - Post Cooling و محدود بودن تعداد درزهای عرضی در این نوع سدها باعث شده تا بررسی مسائل حرارتی و پروفیل های زمانی دمای بتن بدنه سد از پارامترهای مهم در طراحی و برنامه ریزی اجرایی این نوع سدها بشمار آید.
با استفاده از نرم افزار مناسب میتوان گزینه های مختلف مواد و مصالح مورد روش های و عملیات اجرایی و عواقب آن بر توزیع حرارتی بدنه سد را تجربه نموده به گزینه بهینه از نظر فنی و اجرایی دست یافت. در این مقاله خلاصه ای از اقدامات انجام شده در تدوین، صحت یابی و کاربرد نرم افزار تحلیل عددی توزیع حرارت ناشی از هیدراسیون مواد سیمانی و پیش بینی پروفیل های زمانی دما در نقاط مختلف بدنه سدهای RCC با لحاظ نمودن روش لایه ای ساخت این نوع سدها ارائه شده است.
١- مقدمه
از مهمترین مسائل مطرح در سازه های بتنی حجیم نظیر سدها، مسئله افزایش دما در بدنه سد ناشی از حرارت تولید شده توسط هیدراسیون سیمان در بتن میباشد. قیدهای داخلی ناشی از گرادیانهای حرارتی ایجاد شده و همچنین قیدهای خارجی اعمال شده روی انقباض بتن در حین افت دما از دمای حداکثر به دمای ثابت نهایی، تنشهای کششی قابل توجهی در بتن ایجاد مینماید که میتواند منجر به ایجاد ترکهای حرارتی در سازه گردد. جهت جلوگیری از ایجاد ترکها و یا به حداقل رساندن امکان ایجاد آنها، مطالعات حرارتی از مهمترین بخشهای طراحی سازه های بتنی حجیم خصوصا" سدهای بتنی و تعیین روشهای بهینه اجرای آنها میباشد.
در نظر گرفتن مسائل حرارتی فوق الذکر برای سدهای بتن غلتکی حساس تر میباشد زیرا در این نوع سدها با توجه به روش اجرایی خاص - غلتک زدن بتن و اجرای لایه های نازک از ٣٠ تا ٥٠ سانتیمتر - امکان کاربرد روش پس سرد کردن - Post-Cooling - وجود ندارد. همچنین با حذف قالبهای عرضی و اجرای لایه ها از یک تکیه گاه به تکیه گاه دیگر درزهای عرضی در مواردی حذف شده و یا فواصل بین آنها طولانی تر از وضعیت معمول برای سدهای متعارف وزنی بتنی در نظر گرفته میشوند. از طرف دیگر یکی از اهداف مهم کاربرد بتن غلتکی در سدسازی افزایش سرعت ساخت میباشد و لذا فاصله زمانی بتن ریزی دو لایه از اهمیت خاصی برخوردار میباشد. از اینرو پیش بینی پروفیل های دمایی در سدهای بتن غلتکی بصورت توابعی از شکل مقطع سد، ضخامت و زمان بتن ریزی لایه ها حائز اهمیت ویژه ای میباشد.
با عنایت به شروع ساخت سدهای بتن غلتکی در داخل کشور و تعداد قابل توجه سدهای بتن غلتکی در مرحله طراحی لزوم تدوین نرم افزار جهت پیش بینی پروفیل های دمایی در پروﮊه ها محسوس میباشد. لذا تدوین نرم افزار رایانه ای جهت تعیین پروفیل های دمایی با توجه به مبانی تئوری حاکم بر پدیده تولید و انتقال حرارت در بدنه سدهای بتن غلتکی و تبادل حرارت با عوامل محیطی و پی سد درقالب یک طرح تحقیقاتی مورد اهتمام قرار گرفته است. از خصوصیات عمده این نرم افزار لحاظ نمودن جزئیات روش ساخت - ضخامت و زمان بتن ریزی - مرحله ای و لایه به لایه، میبلشد.
٢- معادله حاکم بر پدیده تولید و انتقال حرارت
اگر چه بطور کلی جریان انتقال حرارت یک پدیده سه بعدی است لکن به علت یکنواخت بودن پروفیلهای دمایی در امتداد طولی سدها، علی الخصوص سدهای RCC و با توجه به اینکه عمده تبادل حرارتی با محیط از وجوه عمود بر مقطع عرضی سد میباشد، کاربرد رابطه فوق در محاسبه پروفیل های دما در بدنه سدها عموما" به شکل دو بعدی مطرح میگردد .
٣- تولید حرارت در بتن
از مهمترین پارامترهای تعیین کننده پروفیلهای دمایی در مقاطع بتنی حرارت زایی ناشی از هیدراسیون سیمان و واکنش پوزولانی مواد پوزولانی موجود در بتن میباشد. مقدار حرارت تولید شده در بتن عمدتا" به مقدار و نوع مواد سیمانی بستگی دارد. جهت تعیین مشخصات حرارت زایی یک نوع بتن کاربرد روشهای آزمایشگاهی مورد توصیه میباشد. با توجه به تاثیر بسیار قابل توجه دما روی سرعت واکنش هیدراسیون سیمان با آب، مشخص است که نقاط مختلف یک مقطع بتنی که دارای پروفیلهای دمایی متفاوت می باشد، دارای سرعت های مختلف واکنش و در نتیجه روندهای مختلف تولید حرارت خواهند بود.
