انجمن مکانیک سنگ ایران نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ 2588-7432 10 1 2026 05 22 Evaluation of temperature effect on the tensile fracture behavior of cementitious specimens with different geometries ارزیابی تأثیر دما بر رفتار شکست کششی نمونه‌های ملات سیمانی با هندسه‌های متفاوت 1 21 244932 10.22034/IRSRM.2026.501404.0709 FA مریم محمدی اوچموش دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران مهدی آرش دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران 0009-0008-8307-465X علیرضا دولتشاهی دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران 0000-0003-0702-4294 حامد ملاداودی دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2026 04 26 Cement‑based composites in natural environments are often exposed to wide temperature fluctuations, which can significantly influence their fracture behavior. Since the mode‑I fracture toughness is a key parameter in assessing the structural stability of such materials, this study experimentally investigates the coupled effect of temperature variation and specimen geometry on the mode‑I fracture toughness of cement mortar. To this end, four different specimen geometries (CSTBD, SCB, SECRBB, and ENDB) were tested under four temperature levels within a thermal cycle. The results revealed a dual behavioral pattern: at −10 °C, the fracture toughness increased by an average of 10.9% across all geometries, with the CSTBD specimen exhibiting the highest increase at 14.44%. This enhancement was attributed to the increased stiffness of the cementitious matrix and the restricted propagation of microcracks at low temperatures. In contrast, a continuous reduction in fracture toughness was observed as the temperature rose to 100 °C, which was associated with the formation of thermal microcracks and the gradual degradation of the cement paste. Under these conditions, the ENDB geometry showed the greatest vulnerability, with a 33% reduction. The findings clearly demonstrate that temperature sensitivity is strongly dependent on specimen geometry: CSTBD and SCB geometries exhibited the highest responsiveness to low temperatures, whereas ENDB and SECRBB geometries showed the greatest sensitivity to elevated temperatures. This study provides valuable insight for the optimal design of engineering structures exposed to thermal fluctuations. کامپوزیت‌های پایه‌سیمانی، اغلب در معرض تغییرات دمایی گسترده‌ای قرار می‌گیرند که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر رفتار شکست این مصالح داشته باشد. از آنجا که چقرمگی شکست حالت کششی پارامتری کلیدی در ارزیابی پایداری چنین سازه‌هایی محسوب می‌شود، این پژوهش به بررسی تجربی تأثیر متقابل دما بر چقرمگی شکست حالت کششی در نمونه‌های ملات سیمانی با هندسه‌های مختلف پرداخته است. از این‌روی، چهار هندسه نمونه مختلف (CSTBD، SCB، SECRBB و ENDB) تحت چهار سطح دمایی پس از یک چرخه تکرار مورد آزمایش قرار گرفتند. یافته‌ها الگوی رفتاری دوگانه‌ای را نشان داد. بدین صورت که، در دمای 10- درجه سانتی‌گراد، چقرمگی شکست در تمامی هندسه‌ها به‌طور میانگین 10.9 درصد افزایش یافت که بیش‌ترین آن مربوط به نمونه CSTBD با 14.44 درصد افزایش بود. این امر ناشی از افزایش سختی ماتریس سیمان و محدودیت در گسترش ریزترک‌ها در دمای پایین شناسایی شد. در مقابل، با افزایش دما تا 100درجه سانتی‌گراد، کاهش پیوسته چقرمگی شکست مشاهده شد که به ایجاد ریزترک‌های حرارتی خمیر سیمان نسبت داده شد. در این شرایط، نمونه‌هایی با هندسه ENDB با 33درصد کاهش، بیش‌ترین آسیب‌پذیری را نشان دادند. نتایج به وضوح نشان داد که میزان حساسیت به دما به‌طور معناداری در هندسه‌های مختلف، متفاوت است، به‌طوری‌که هندسه‌های CSTBD و SCB بیش‌ترین واکنش را در دمای منفی و هندسه‌های ENDB و SECRBB بیش‌ترین حساسیت را در برابر دماهای بالا نشان دادند. این مطالعه دید ارزشمندی برای طراحی بهینه سازه‌های پایه‌سیمانی در معرض تغییرت دمایی ارائه می‌دهد. https://www.irsrmjournal.ir/article_244932_31c16c91ed552ef4eb9b02b9cadfd5f2.pdf