کاربرد روش غیرمخرب تعیین پارامترهای جذب آب و مقاومت فشاری پوشش بتنی کانال‌های آبیاری

کانال های انتقال و توزیع آب از سازه های آبی هستند که برای جلوگیری از تلفات نشت آب در مسیر جریان، بستر آنها با استفاده از پوشش بتنی غیرمسلح پوشش داده می شود. کیفیت این نوع پوشش ها اغلب با روش مخرب و پرهزینۀ مغزه گیری و انتقال مغزه ها به آزمایشگاه ارزیابی می شود. در این پژوهش، سه کانال اصلی قلعه قباد، نهر شعبان و جهان آباد از شبکۀ آبیاری نهر شعبان در نهاوند به دو روش مخرب و غیر مخرب ارزیابی شد. برای این منظور در مجموع 6 کیلومتر از کانال های شبکۀ آبیاری نهر شعبان در نظر گرفته شد و در 13 نقطه از آن به فواصل 500 متری 12 مغزه در هر مقطع  و در کل 156 مغزه تهیه گردید. در نقاط مورد نظر آزمایش عدد چکش اشمیت حاصل از به کارگیری آن نیز اجرا شد. در آزمایشگاه، مقاومت فشاری، جذب آب اولیه و جوشیده و جذب آب مویینه روی آنها آزمایش شد. روابط بین آزمایش غیر مخرب چکش اشمیت با هر یک از پارامترهای حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی روی مغزه ها که به روش مخرب تهیه گردیده بودند، بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد بین مقادیر عدد چکش اشمیت با مقاومت فشاری رابطۀ نمایی مستقیم با ضریب همبستگی 86 درصد برقرار است. همچنین، بین عدد چکش اشمیت و پارامترهای جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه که از پارارمترهای دوام پوشش بتنی در مناطق سردسیر هستند، رابطۀ توانی معکوس با ضریب همبستگی به‌ترتیب 72، 70 و 71 درصد برقرار است. با توجه به این روابط با همبستگی مناسب، در کانال های آبیاری با پوشش بتنی، بدون مغزه گیری و تنها با آزمایش غیرمخرب چکش اشمیت در محل می توان مقادیر مقاومت فشاری، جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه را برآورد کرد که از شاخص های دوام هستند. بین جذب آب نیم ساعته و جوشیده نیز رابطۀ مستقیم با ضریب همبستگی بالای 95 درصد برقرار است. برای تعیین درصد آب جوشیدۀ مورد استفاده در تعیین ظرفیت جذب آب که نیاز به بیش از 3 روز زمان دارد می توان از نتایج جذب آب اولیه استفاده کرد. مشخص شد بین جذب آب جوشیده و مقاومت فشاری رابطۀ معکوس درجه 3 با ضریب همبستگی بالای 96 درصد برقرار است و با افزایش مقدار جذب آب، مقاومت فشاری کاهش می یابد. مطابق این نتیجه، کیفیت پوشش بتنی در کانال های آبیاری بر مبنای روابط به دست آمده در این پژوهش، به روش غیرمخرب و با دقت بالایی قابل برآورد خواهد بود.

Investigation on Nondestructive (ND) Method of Determination of water Absorption Parameters and Compressive Strength of Concrete Lining of Irrigation Canals

IntroductionConveyance and Water distribution irrigation canals are hydraulic structures that transport water supplied from sources such as diversion dams for drinking, agricultural, industry or other purposes. These canals are usually lined by materials such as: concrete, stone with sand cement mortar, asphalt, to prevent water seepage losses along the flow path. Concrete lining that is used in irrigation canals is an unreinforced concrete with a thickness of 5 to 10 cm.  Basic requirements of good hardened concrete are: satisfactory compressive strength and sufficient durability (Aba, 2005). After the implementation of each engineering structure, it is necessary to evaluate the project to determine the optimal performance and quality of implementation. Evaluation of the quality of irrigation canal linings is often carried out by the destructive and costly method of coring and carried out various experiments in the laboratory. Although destructive method yields relatively exact and straightforward results from the desired parameters, it also has some side problems that are sometimes difficult to recover. The problems of destructive test (DT) method with coring and destructive method are associated with damage of project, high cost, need the expert group and equipment, timeconsuming and sometimes stoppage of project operation. Nondestructive testing (NDT) methods can be used to prevent these complications. Electrical, ultrasonic and Schmidt hammer tests are among nondestructive testing. Nowadays, nondestructive testing of concrete has an effective and practical function in the repair of concrete structures. Nondestructive testing of concrete by providing data on various existing structures allows experts to judge and decide on the performance, needs and methods of repair and restoration of concrete structures. The indicator of evaluation of the quality of concrete lining in irrigation canals in different environmental conditions is the same as the other structures based on the amount of compressive strength (Anon., 2014). The failure of hardened concrete due to repeated cycles of thawing freezing in cold air in hydraulic structures (such as irrigation canals thatcan absorb water and saturated) is more probable than other concrete structures (Ramazanianpour and Shahnazari, 1988). MethodologyIn this study, in order to establish a relationship between nondestructive testing (NDT) of Schmidt's Hammer number with destructive testing (DT) of  compressive strength and water absorption parameters, 13 sections from 3 main conveyance canals were studied in Nahre Shaban irrigation network in Nahavand City. At all sections, nondestructive testing of Schmidt's Hammer accomplished for determining the rebound number, then from the same points, 12 and totally 156 cores were provided from 3 canals. Next relationship between rebound numbers (RN) with each of the parameters of laboratory experiments on the linings was investigated. The study area in this study was 6 km from the main canal of the irrigation network of Nahre Shaban in 3 sections of Ghaleqabad, Shaban and Jahanabad in Nahavand City. This canal is divided by diversion dam of Sha'ban with height of 3.5 m which was constructed in a section with coordinates of (X = 262862, Y= 3775625) during 1985 and 2001. Table 1 presents the characteristics of the main canal at the location of the Ghaleh Ghobad river section on the Shaban network. The coordinates of each section of the canal intended for coring were determined using GPS; these coordinates are presented for the 13 points in the selected canals in Table 2. Table 1 Geometrical and hydraulic properties of studied canal in Nahavand plainNetwork nameCanal length(m)Lining materialCross section typeDischarge (lit/s)Land area(hac.)Geometrical properties Bed  (m)Depth(m)Side slopeShaban river5000Situ concretetrapezoidal300027001.41.51:1  Table 2. Position and coordinates of canal sections for destructive and nondestructive experimentsCoordinates (UTM)Canal Code.Local canal nameY X 3775681263046GH1Ghaleh Ghobad3776121262772GH23776737262411NSH1Shaban river3777241262299NSH23777606262335NSH33778060262086NSH43778201261471NSH53779031261256JNA1Jahan abad3779369261431JNA23779687261967JNA33779580262107JNA43779758261656JNA53779865261828JNA6  Results and DiscussionBased on the results obtained, Schmidt hammer number and compressive strength values have direct relationship with correlation coefficient of 86%. Also, the Schmitt Hammer and initial, boiled and capillary water have a reverse power relationship with a correlation coefficient of 72, 70 and 71 percent respectively. Considering these relationships with proper correlation, it is possible to estimate the durability parameters in through the nondestructive testing of the Schmidt hammer at the site. There is a direct relationship between the initial and boiled water absorption, with a correlation coefficient above 95%. Therefore, boiled water absorption capacity of cores, w hich requires more than 3 days, can be determined from the results of initial water absorption. There is an inverse relationship with grade of 3 with a correlation coefficient above 96% between boiled water absorption and compressive strength of cores.  Conclusions Between Schmidt hammer number and compressive strength values in concretelined irrigation canals are a direct relationship with correlation coefficient of 86%. So it is possible to estimate the durability parameters of irrigation canal linings in through the nondestructive testing of the Schmidt hammer number at the site.