KFUPM ePrints

MODELING OF POLYMER-BASED SELF-COMPACTING CONCRETE USING RHEOLOGICAL INDEXING

l MODELING OF POLYMER-BASED SELF-COMPACTING CONCRETE USING RHEOLOGICAL INDEXING. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (PhD Dissertation)
Restricted to Abstract Only until 24 May 2016.
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

9Mb

Arabic Abstract

هذا العمل كان موجهاً لدراسة سلوك الخرسانة ذاتية الدمك (SCC) بالاستعانة بالمفاهيم الريولوجية وذالك بإجرا اختبار عملي بالاضافة الى اجرا محاكاة باستعمال الحاسوب. لقد تم دراسة موضوعين رئيسين في هذه الرسالة, الضغط الافقي الجانبي الناتج عن هذه الخرسانة وذالك على قوالب الخرسانة في مواقع الصب, والموضوع الآخر يتحدث عن ضخ هذا النوع من الخرسانات. وقد تم دراسة تأثير إجهاد الخضوع واللزوجة وتسييل القوام على السلوك الريولوجية لهذا النوع من الخرسانات. لقد تم اعتماد اربعة خلطات لهذة الدراسة والمحتوية على انواع مختلفة من الإضافات المعدنية والتي تشمل, الرماد المتطاير (SCC - FA) و غبار السيليكا (SCC - SF) و حبيبات خبث الفرن المطحونة (SCC - GGBFS) بالإضافة الى مزيج التحكم (SCC – C) وكانت نسبه الماء الى الاسمنت ٠٫٣٥. ولقد تم اجراء إختبار الضغط الجانبي عملياً وذالك بصب الخرسانة في قالب حديدي بإرتفاع ٣٫١ م وطول ٣ م وسمك ٢٠٠ مم. لقد تم قياس التغيرات في الضغط عبر الارتفاع وذالك بإستخدام أجهزة استشعار الضغط المثبتة على ارتفاعات مختلفة وقد تم قياس ومراقبة تطور الضغط على القالب لمدة ١٢ ساعة وقد تم الحصول على المعايير الريولوجية بما في ذلك إجهاد الخضوع و اللزوجة النسبية و تسييل القوام لكل مزيج وذالك في نفس وقت الصب وقياس الضغط. لقد تم ربط نموذج عناصر محدودة للتنبؤ بالضغط الجانبي لهذه الخرسانة مع البيانات والنتائج التجريبية كم استخدم هذا النموذج لمحكاه بيانات تجريبية من مصادر اخرى وذالك بإستخدام ANSYS. لقد تم ايضاً دراسة تباين الضغط خلال عملية ضخ الخرسانة ذاتية الدمك عملياً وقد تم ذالك لمجموعتين من الانابيب٫ الاولى بطول إجمالي يبلغ ٦٠ م بالإضافة الى ١٣ من الانحناءات والثانية بطول إجمالي يبلغ ٢٢ م بالإضافة الى وجود انحنائين. تمت دراسة ثلاثة من الخلطات المحتوية على الإضافات المعدنية وذالك لكل مجموعة من الانابيب وهي كاالتالي٫ SCC – C و SCC - F وSCC - SF. وضعت أجهزة استشعار الضغط على مواقع مختلفة على طول خط الأنبوب، وكانت قراءات الضغط تسجل كل ثانيتين لمدة ١٠ دقائق. تم إيجاد انخفاض الضغط لكل متر طولي بالإضافة الى انخفاض الضغط بسبب الانحناءات وتم وربطها باللزوجة قيم إجهاد الخضوع. اعتماداً على النتائج التي تم الحصول عليها فقد تم تطوير نموذج وذالك للتنبؤ بهبوط الضغط باستخدام قيم اللزوجة و إجهاد الخضوع و في النهاية تم مقارنة تباين الضغط على طول خط الأنبوب مع نموذج عناصر محدودة وذالك باستخدام ABAQUS/CFD. لقد تم مناقشة اشتقاق معادلة سرعة الخرسانة اثناء الضخ , كما تم تقدير سمك طبقة الإنزلاق والتحقق من صحتها بمقارنة التدفق الفعلي مع التدفق المحسوب.

English Abstract

This work was targeted to experimentally investigate and numerically model the behavior of self-compacting concrete (SCC) using rheological indexing. Two major areas were investigated, which includes lateral pressure exerted by SCC on formwork and pumping aspects of SCC. Influence of yield stress, viscosity and thixotropy on the rheological behavior of SCC were also studied. Four mixes with different mineral admixtures, fly ash (SCC – FA), silica fume (SCC – SF), ground granulated blast furnace slag (SCC - GGBFS) and the control mix (SCC – C) were used with a water-cement ratio of 0.35. The lateral pressure exerted by SCC mixes were experimentally investigated by pouring the concrete in a steel formwork of a 3.1 m height, 3 m in length and 200 mm thickness. The variation of pressure across the height was measured using pressure transducers at different heights and the evolution of pressure on the formwork was measured for 12 hours. Rheological parameters including the yield stress, relative viscosity, and thixotropy were obtained for each mix at the time of measurement. A finite element model for the prediction of the lateral pressure exerted by SCC was correlated to the experimental data was also used to simulated experimental data as reported elsewhere using ANSYS. The pressure variation during pumping of SCC was also experimentally investigated. Two arrangements of pipes were studied, one with a total length of 60 m including 13 bends and another one of 22 m including 2 bends. Three mixtures with different mineral admixtures were studied in each arrangement, SCC – C, SCC – FA and SCC – SF. Pressure sensors were placed on different locations along the pipeline, pressure readings were taken every 2 seconds for a period of 10 minutes. Pressure drop per linear meter and the pressure drop due to bends were found and correlated to the viscosity and yield stress values. A constituve model for the prediction of pressure drop using the values of viscosity and yield stress was developed. The pressure variation along the pipeline was also compared to a finite element model using ABAQUS/CFD.Derivation of the equation of velocity of concrete while pumping was discussed here, estimation of the slip layer thickness was made and validated by comparing the actual flow with the calculated one.



Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Civil Engineering > Structural Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Committee Advisor:Baluch, Mohammed
Committee Co-Advisor:Rahman, Muhammad
Committee Members:Shamsad , Ahmad and Al-Gadhib , Ali and Al-Dulaijan , Salah
ID Code:139565
Deposited By:Naeem Saleem (g200405340)
Deposited On:25 May 2015 09:12
Last Modified:25 May 2015 09:12

Repository Staff Only: item control page