مدلسازی عددی نفوذپذیری بتن مسلح به گرافن اکساید با استفاده از رویکرد تحلیل چندمقیاسی

نفوذپذیری را می توان از عوامل مهم و تاثیرگذار بر دوام بتن دانست. در این مطالعه، از نانوذرات گرافن اکساید (GONPs) به منظور کاهش حجم نفوذ آب در بتن استفاده شده است. GONPs محصول لایه برداری شیمیایی گرافیت بوده و شامل طیف وسیعی از گروه های عاملی اکسیژن فعال می-باشند. در این پژوهش به منظور مطالعه ی خواص انتقال بتن غیراشباع تقویت شده با GONPs از رویکرد تحلیل چند مقیاسی استفاده شده است. در مقیاس نانو، پارامترهای انتقال در کلسیم سیلیکات هیدراته ی تقویت شده با GONPs از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی (MD) تعیین می شوند. در مقیاس میکرو مدل سازی سیمان هیدراته انجام گرفته و مشخصه های نفوذپذیری آن مشخص می شود. در آخر و در مقیاس مزو، یک مدل سه فازی از بتن شامل سنگدانه، خمیر سخت شده ی سیمان و ناحیه ی انتقال بین دو سطح (ITZ) مدل سازی شده تا شبیه سازی جریان اشباع نشده تحت اثرات توام مکش مویینه، فشار هیدرواستاتیک خارجی و گرانش انجام گیرد. به منظور صحت سنجی و تایید قابلیت اطمینان مدل چند مقیاسی، نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی انجام گرفته در این مطالعه جهت پیش بینی خواص انتقال آب در بتن اشباع نشده مقایسه شدند. مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان داد که روش پیشنهادی می تواند پیش بینی قابل قبولی از پارامترهای نفوذپذیری در بتن را ارایه دهد. نتایج مدل-سازی عددی نیز نشان داد که اختلاط درصد بسیار کمی از GONPsها می تواند به طور موثری از ورود مولکول های آب به بتن جلوگیری کند. درواقع با افزودن GONPs خواص انتقال بتن ارتقاء یافته که متعاقبا دوام آن نیز بهبود می یابد.