KFUPM ePrints

Computational Modelling of shrinkage in repaired concrete

Asad, Mohammed (1995) Computational Modelling of shrinkage in repaired concrete. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
3995Kb

Arabic Abstract

تهدف هذه الدراسة إلى تطوير موديل رياضي ودراسة مخبرية لانتشار السوائل ، وكذلك انكماش المواد الاسمنتية المستخدمة كمواد ترميم وذلك لتقييم أداء هذه المواد من حيث ملاءمتها في أدائها الانكماشي . تم عمل موديل لمعرفة كمية فقدان الماء من مواد الترميم الأسمنتية مع الوقت باستخدام نظرية نفاذية السوائل من جهة نفاذية السوائل هناك علاقة غير خطية بين معامل النفاذية (Kc) ونسبة السوائل تم تطوير برنامجين (MSTDIFF1) و (MSTDIFF2) باستخدام طريقة العناصر المحدودة لمعرفة نفاذية السوائل باتجاه واحد وباتجاهين . كما تم تطوير العلاقة بين النفاذية ونسبة احتواء السائل لاستخدامها في حساب كمية فقدان المواد للسوائل ، وقد اعتمد في تطوير ذلك العلاقة على المعلومات المخبرية لتغير نسبة السوائل عند أعماق مختلفة من سطح العينة في أوقات مختلفة واستخدم من قوة الشد الناتجة عن الانكماش في مواد الترميم والتي تم قياسها مخبرياً في بناء علاقة مع السائل المفقود . ويمكن استخدام تلك العلاقة في إيجاد قوى الشد الانكماشي عند فقدان نسب مختلفة من السوائل في مواد الترميم . تم استخدام قوى الشد الانكماشي في برنامج العناصر المحدودة لتحليل الاجهاد (STRSRSYS) والذي تم تطويره لإيجاد قوى الشد الانكماشية في نظام الخرسانة المربعة في طبقات الترميم والطبقات السفلية . ثم تحديد ملائمة مواد الترميم من ناحية أدائها في الانكماش وذلك بمقارنة قوى الشد الناتج من مواد الترميم مع القوى القصوى المسموع بها . بينت نتائج هذه الدراسة أن معامل النفاذية يمثل نفاذية السائل خلال المواد بدقة أكبر كما ظهر عدم وجود علاقة خطية بين قوى الشد الانكماشي ونسبة فقدان المياه أظهرت المواد التجارية المستخدمة في ترميم الخرسانة قوى شد انكماشية وقوى قص عالية . ولقوى الشد الانكماشي القصوى أكبر التأثير على القوى المؤثرة على نظام الخرسانة المرممة . وتلعب القوى الناتجة من الطبقات التي تم ترميمها وكذلك معامل الملبونة لمواد الترميم الدور الأساسي في إيجاد قوى الشد في الخرسانة المرممة .

English Abstract

This study aims at development of a computational model and experimental study of moisture diffusion and shrinkage in cementitious repair materials to evaluate the suitability of a cementitious repair mortar for shrinkage performance. Time-dependent moisture loss in a cementitious repair materials was modeled using moisture diffusion theory. The problem of moisture diffusion is highly non-linear with the diffusion theory. The problem of moisture diffusion is highly non-linear with the diffucivity Kc depending on the moisture content C. Two finite element codes MSTDIFF1 and MSTDIFF2 have been developed which handle one- and two-dimentional moisture diffusion through cementitious materials, respectively. The relationship between the diffusivity Kc and moisture content C, required for the predictin of moisture loss, was established using experimental data of changes in moisture content C at different depths from the drying surface for different drying times. Free shrinkage strains esh in the repair material were determined experimentally and related to the moisture loss M. The relationship established between free shrinkage strains esh and moisture loss M can be used to determine the free shrinkage strains for different values of moisture loss in the repair material. Free shrinkage strains esh were fed into a finite element based stress analysis program STRSRSYS developed to predict the shrinkage stresses in the repair overlay/substrate concrete system. The suitability of a cementitious repair material for shrinkage performance was evaluated by comparing the stresses developed in the repair material with the premissible maximum stresses. The results of this study show that use of a moisture dependent diffusivity Kc simulates the problem of moisture diffusion through the material more accurately. Free shrinkage strains were noted not to vary linearly with moisture loss, rendering the practice of solving directly the shrinkage diffusion equation questionable. The commercial repair material used yielded high free shrinkage strains resulting in high tensile and shear stresses. The ultimate free shrinkage strain of the repair material had the most significant effect on the level of induced stresses in the repair overlay/substrate concrete system. The restraint provided by the concrete substrate as well as the elastic modulus of the repair material had a significant effect on the level of induced stresses.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:December 1995
Date Type:Completion
Subjects:Civil Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Creators:Asad, Mohammed
Committee Advisor:Baluch, Mohammed H.
Committee Members:Al-Gahtani, Ahmad S. and Al-Gadhib, Ali H. and Al-Amoudi, Omar S. B.
ID Code:9730
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:47
Last Modified:25 Apr 2011 09:22

Repository Staff Only: item control page