ارتباط بين دوام بتن‌غلتكي و پارامترهاي فضاي خالي به كمك توموگرافي رايانه‌اي با اشعه ايكس

The Relationship between Roller Compacted Concrete Durability and Air Void Parameters using X-Ray Computed Tomography

هدف از تحقيق حاضر بررسي ارتباط بين پارامترهاي دوام بتن‌غلتكي در شرايط ذوب و انجماد و خصوصيات فضاي‌خالي به دست‌آمده از روش توموگرافي رايانه‌اي با اشعه‌ايكس مي‌باشد. براي اين منظور، هشت طرح نمونه با چهار نسبت آب به سيمان 0/35، 0/4 ، 0/45 و 0/5 و روش‌هاي تراكمي ميزلرزنده و چكش‌لرزنده ساخته شد. خصوصياتي مانند درصد فضاي‌خالي، تغييرات‌جرم، سرعت پالس‌ التراسونيك و مدول الاستيسته‌ي ديناميكي نسبي بررسي شد. علاوه بر اين از روش سي‌تي‌اسكن و پردازش تصوير به منظور پيشبيني مقدار فضاي‌خالي و مقايسه با روش آزمايشگاهي استفاده گرديد. براي تشخيص فضاي‌خالي از روش الگوريتم حدآستانه‌ي كلي مبتني برحجم بهره‌گيري شد. همچنين از نتايج سي‌تي-اسكن به بررسي تعداد و اندازه‌ي فضاي‌خالي و تاثير اين پارامتر‌ها بر دوام نمونه‌ها پرداخته شد. نتايج نشان دادند كه با افزايش نسبت آب به سيمان درصد فضاي‌خالي تا رسيدن به مقدار بهينه افزايش و بعد از آن كاهش مي‌يابد. در تمامي نتايج در روش تراكمي چكش‌لرزنده مقاومت يخبندان - ذوب به مراتب بالاتر از ميزلرزنده بود. به طوري‌كه با كاهش نسبت آب به سيمان تفاوت بين نتايج شاخص‌هاي دوام در دو روش تراكمي بيشتر شد. نمونه‌هاي ساخته‌شده با نسبت آب به سيمان 0/35 در روش چكش‌لرزنده و نسبت‌هاي آب به سيمان0/35 و 0/4 در روش ميزلرزنده بيشترين آسيب را متحمل شدند. زيادبودن حفرات موئينه در ساختار بتن‌غلتكي تاثير منفي و وجود حفرات ريز تاثير مثبت روي دوام يخبندان - ذوب دارد. در هر دو روش تراكمي مقدار آب به سيمان بهينه برابر با 0/45 بود. در اين مقدار شاخص‌هاي دوام مناسب‌ترين مقدار را داشتند.

This study aims to investigate the relationship between the durability parameters of roller-compacted concrete pavement (RCCP) exposed to freeze-thaw conditions and the characteristics of the air void obtained by X-ray computed tomography (CT). For this purpose, eight RCCP designs with four water to cement ratios of 0.35, 0.4, 0.45, and 0.5 were prepared using two compaction methods including a vibrating table and vibrating hammer. Properties such as air void content, mass changes, ultrasonic pulse velocity, and relative dynamic modulus were investigated. In addition, CT scan and image processing techniques were used to estimate the air void content in designed RCCPs. To identify the air void, the volumetric-based global thresholding algorithm method was used. The results showed that with the increase of the water to cement ratio, the percentage of air void increases until the optimal value is reached and then decreases. The difference between the results of durability indicators in the two compaction methods increased with the decrease of the water to cement ratio. RCCPs made with a water to cement ratio of 0.35 in the vibrating hammer method and water to cement ratios of 0.35 and 0.4 in the vibrating table method suffered the most damage after freeze-thaw cycles. The increase in capillary pores has a negative effect on the structure of roller-compacted concrete and the presence of fine pores has a positive effect on freeze-thaw durability. In both compaction methods, the optimal amount of water to cement ratio was 0.45 showing appropriate durability indicators.