توصيفگر ها :
ژئوتكستايل , ترميم ترك , عمل آوري داخلي , رهايش رطوبت , شبكه عصبي , آناليز حساسيت
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
In recent years, there has been a growing trend towards concrete pavement, due to issues related to asphalt pavement and the limitation of bitumen procurement. A kind of concrete pavement is roller-compacted concrete, which uses zero slump concrete. The need to improve the mechanical specifications of damaged roads has led to the acceptance of new materials in pavements. On the other hand, the physical and mechanical properties of geosynthetics, particularly geotextiles, have led to their use in various roles in road engineering, such as drainage, reinforcement, filtration, separation, protection, and stabilization. Considering the need for concrete pavement in Iran and the importance of maintenance and healing of these kind of roads, this thesis presents a new method to improve their performance. Furthermore, this doctoral thesis introduces a new functional role for geotextiles in pavement engineering, specifically self-healing of cracks and assisting in roller-compacted concrete internal curing. In this thesis, a geotextile layer containing polyethylene glycol and nano silica in a cement matrix is proposed for self-healing and internal curing of crack without effect on the of the cement matrix strength. Finally, evaluation was conducted in two phases: self-healing and internal curing. Non-destructive ultrasonic tests demonstrates that the self-healing efficiency is higher for all samples with geotextiles compared to the control sample. The formation of calcium carbonate has been confirmed, based on the results obtained from microscopic images and energy dispersive X-ray spectroscopy and EDS analysis, indicating the release of nano silica and polyethylene glycol materials and consequently self-healing of crack using the proposed method. Considering that the roller-compacted concrete pavement is subjected to a significant moisture gradient immediately after the implementation of that, it is necessary to measure the difference in moisture levels between the top and bottom surfaces of the pavement and evaluate the effect of the geotextile layer. The internal curing evaluation involved the measurement of moisture through thickness using a moisture sensor device, recording temperature variations using a thermal camera, measuring compressive and flexural strength, and measuring the ultrasonic pulse velocity. Moisture variations through thickness confirmed the water released from the geotextile to the cementitious specimens. The moisture gradient in samples with geotextile was lower compared to the control sample and the moisture permeability rates were higher, resulting in less shrinkage and greater durability. Temperature variations also showed that the temperature in samples with geotextile was lower than the control sample. Among the samples with geotextile, the moisture permeability rate was higher, and the temperature decrease was greater in samples with smaller pore size. The use of polyester geotextile resulted in a greater temperature decrease and higher moisture permeability compared to samples with geotextiles made of polypropylene and hollow polyester fibers. The flexural and compressive strength of specimens with geotextile was higher than the control sample, the sample with polyethylene glycol, the sample with nanosilica, and the sample with both materials. Samples with geotextile exhibited further hydration, early-age shrinkage reduction, and consequently improved strength and durability. In the modeling section, the mathematical relationship for calculation of capillary radius was obtained. Neural networks were then used to investigate the affective factors. The correlation coefficient of the predicted results by the neural network indicated the satisfactory performance of the network.
