شبیه سازی میان مقیاس اثر اندازه دانه های EPS بر مقاومت بتن سبک

نتایج مطالعات آزمایشگاهی بر روی بتن حاوی دانه های پلی استایرن منبسط شده (EPS) نشاندهنده ی تاثیر اندازه سبکدانه ها بر مقاومت فشاری می باشد. با توجه به تجربی بودن عمده مطالعات پیشین ، در این پژوهش برای نخستین بار رفتار مکانیکی پیچیده بتن حاوی دانه های پلی استایرن و اثر اندازه مشاهده شده در آن در سطح میانمقیاس به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است . برای این منظور اجزای تشکیل دهنده بتن شامل سنگدانه ، دانه های EPS و ملات به صورت مجزا در شبیه سازی لحاظ شد. نمونه هایی با ۴ قطر متفاوت ۶/۰، ۲/۱، ۴/۲ و ۸/۴ میلی متر برای دانه های EPS و نسبت تخلخل های از ۱۰ تا ۴۰ درصد تهیه و با استفاده از روش المان محدود تحلیل گردید. هندسه سنگدانه ها و دانه های EPS به کمک برنامه نویسی به زبان پایتون تولید و در فضای ماتریس ملات توزیع شدند. برای شبیه سازی رفتار مکانیکی ملات و سنگدانه به ترتیب از مدلهای خسارت-خمیری و الاستیک خطی استفاده شد. روابط تنش -کرنش بتن همراه با اعمال اصلاحاتی برای ملات مورد استفاده قرار گرفت و همچنین یک مدل خسارت فشاری جدید برای بتن توسعه داده شد. نتایج مطالعه عددی حاضر نشان می دهد مقاومت فشاری نمونه ها علاوه بر تخلخل به ابعاد دانه های EPS نیز وابسته است به طوریکه با کاهش قطر دانه ها در چگالی ثابت ، مقاومت فشاری نمونه افزایش می یابد. این یافته ها توسط نتایج آزمایشگاهی پیشین تایید شده است .