تدوین مدل احجام محدود سه بعدی پدیدهء تولید و انتقال حرارت در بتن

واکنش شیمیایی ترکیب سیمان با آب در بتن (هیدراسیون سیمان) واکنشی گرمازا بوده و باعث توزیع غیرخطی حرارت در بتن بین داخل و سطح اجزای سازه ای در سنین پایین میشود. حرارت تولید شده در سازه های بتنی حجیم نظیر سدها بعلت فاصلهء زیاد هستهء سازه تا سطح خارجی آن براحتی با محیط مجاور مبادله و مستهلک نمیشود و تولید گرادیانهای حرارتی شدید مینماید. در نتیجه، تغییرات حجم ناشی از تغییرات حرارت، تنشهای کششی حرارتی در سازه ایجاد مینماید. با توجه به ضعف بتن در برابر کشش ممکن است تنشهای حرارتی از مقاومت بتن تازه تجاوز کند و ترک خوردگی اتفاق بیفتد. به همین دلیل لازم است با پیش بینی حرارت تولید شده و کنترل آن روشهای مناسبی برای کنترل ترکهای حرارتی اتخاذ گردد. این مقاله مدل سه بعدی تدوین شده جهت تحلیل حرارت توزیع یافته در جسم بتنی را مورد بحث و بررسی قرار میدهد. ابتدا معادلات حاکم بر پدیدهء تولید و انتقال حرارت در بتن مطرح و خصوصیات حرارت زایی سیمان در بتن از اطلاعات آزمایشگاهی استخراج میگردد. سپس شرایط اولیه و مرزی وابسته به معادلات حاکم ارایه میشوند. معادلهء حاکم بوسیلهء روش احجام محدود برای شبکهء اجزای محدود حل میشود و گام زنی زمانی بصورت صریح میباشد. شبکه بندی حوزهء حل با المانهای هرمی شکل ساختار یافته در دو حالت سلول شش هرمی و سلول پنج هرمی انجام شده است. صحت یابی این مدل در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است.