نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

مطالعه تجربی تاثیر دما بر چقرمگی‌ شکست کششی ملات‌ سیمان حاوی میکروسیلیس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.
چکیده
با توجه به اهمیت سازه‌های پایه ‌سیمانی نظیر بتن و ملات ‌سیمان در مهندسی عمران و معدن، همواره توجه ویژه‌ای به مکانیک شکست این مصالح تحت شرایط محیطی مختلف می‌شود. یکی از مهمترین‌ پارامترهای مکانیک شکستی، مقاومت در برابر رشد ترک است. مصالح شبه‌شکننده نظیر سنگ و مصالح پایه‌سیمانی در کشش ضعیف عمل می‌کنند و ارزیابی عوامل مختلف بر روی ضریب شدت تنش بحرانی حالت کششی این مصالح همواره به محققین و مهندسین این اجازه را می‌دهد تا طراحی‌ها و پروژه‌های موفقی داشته‌باشند. در این مطالعه به بررسی اثر دماهای مختلف از قبیل 10-، 25، 50 و 100 درجه سانتی‌گراد برروی چقرمگی شکست 3 نوع ملات سیمان تقویت شده با پوزولان میکروسیلیس با درصد جایگزینی صفر، 5 و 10% وزن سیمان مصرفی در ملات سیمان پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش دما، چقرمگی شکست کششی کاهش می‌یابد. همچنین، جایگزینی 5 و 10 درصد میکروسیلیس سبب افزایش مقاومت در برابر رشد ترک کششی ملات سیمانی شده که در دمای 100 درجه سانتی‌گراد به ترتیب 15.7٪ و 9٪ افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]. Jorbat, M. H., Hosseini, M., & Mahdikhani, M. (2020). Effect of polypropylene fibers on the mode I, mode II, and mixed-mode fracture toughness and crack propagation in fiber-reinforced concrete. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 109, 102723.
[2]. Dolatshahi, A., & Molladavoodi, H. (2023). Specimens Size Effect on Mechanical and Fracture Properties of Rocks: a Review. Journal of Mining and Environment, 14(4), 1273-1293.
[3]. Anderson, T. L. (2017). Fracture mechanics: fundamentals and applications. CRC press. pp 102-169.
[4].  Ozdemir, E., & Eren Sarici, D. (2024). The effects of some environmental conditions on the mode I fracture toughness of rocks. Acta Geodaetica et Geophysica, 59(1), 73-91.
[5]. Justo, J., Castro, J., Cicero, S., & Sánchez-Carro, M. A. (2019). Influence of temperature on the fracture toughness of several rocks. In Energy Geotechnics: SEG-2018 (pp. 352-359). Springer International Publishing.
[6]. Feng, G., Kang, Y., Meng, T., Hu, Y. Q., & Li, X. H. (2017). The influence of temperature on mode I fracture toughness and fracture characteristics of sandstone. Rock Mechanics and Rock Engineering, 50, 2007-2019.
[7]. Dwivedi, R. D., Soni, A. K., Goel, R. K., & Dube, A. K. (2000). Fracture toughness of rocks under sub-zero temperature conditions. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(8), 1267-1275.
[8]. Hu, Y., Hu, Y., Zhao, G., Jin, P., Zhao, Z., & Li, C. (2022). Experimental investigation of the relationships among P-wave velocity, tensile strength, and mode-I fracture toughness of granite after high-temperature treatment. Natural Resources Research, 31(2), 801-816.
[9]. Mahanta, B., Singh, T. N., & Ranjith, P. G. (2016). Influence of thermal treatment on mode I fracture toughness of certain Indian rocks. Engineering Geology, 210, 103-114.
[10]. Zuo, J. P., Xie, H. P., Dai, F., & Ju, Y. (2014). Three-point bending test investigation of the fracture behavior of siltstone after thermal treatment. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 70, 133-143.
[11]. Talukdar, M., Roy, D. G., & Singh, T. N. (2018). Correlating mode-I fracture toughness and mechanical properties of heat-treated crystalline rocks. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 10(1), 91-101.
[12]. Ghanbari, N., Hosseini, M., & Saghafiyazdi, M. (2019). Effects of temperature and confining pressure on the mode I and mode II fracture toughness of cement mortar. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 104, 102361.
[13]. Funatsu, T., Kuruppu, M., & Matsui, K. (2014). Effects of temperature and confining pressure on mixed-mode (I–II) and mode II fracture toughness of Kimachi sandstone. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 67, 1-8.
[14]. Meier, T. (2009, June). The influence of temperature on Mode II fracture toughness using the Punch-Through Shear with Confining Pressure experiment. In 71st EAGE Conference and Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2009 (pp. cp-127). European Association of Geoscientists & Engineers.
[15]. Deng, Z., Zhan, X., Zeng, W., Yang, S., & Wu, J. (2021). A degradation model of mode-I fracture toughness of rock under freeze-thaw cycles. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 115, 103073.
[16]. Abdolghanizadeh, K., Hosseini, M., & Saghafiyazdi, M. (2020). Effect of freezing temperature and number of freeze–thaw cycles on mode I and mode II fracture toughness of sandstone. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 105, 102428.
[17]. Wang, Y., Zhang, B., Gao, S. H., & Li, C. H. (2021). Investigation on the effect of freeze-thaw on fracture mode classification in marble subjected to multi-level cyclic loads. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 111, 102847.
[18]. Han, T., & Li, Z. (2021). Mechanical characteristics and failure modes for mode-I sandstone and rock-like cracked sample exposed to freeze thawing cycle. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 80(9), 6937-6953.
[19]. Atkinson, C., Smelser, R. E., & Sanchez, J. (1982). Combined mode fracture via the cracked Brazilian disk test. International Journal of Fracture, 18, 279-291.
[20]. ASTM, A. (2015). C305-06 Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency, ASTM Int. West Conshohocken.
[21]. Institute of Standards and Industrial Research of Iran, 2015, Concrete aggregates-properties, Standard No. 302. [In Persian].
[22]. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. (2013). Mixing room, moist chamber, moist room, and water ponds used in hydraulic testing of cement and concretes, Standard No. 17040. [In Persian].
[23]. Mehta, P. K. (1999). Advancements in concrete technology. Concrete International, 21(6), 69-76.
[24]. Hosseini, M., Dolatshahi, A., & Ramezani, E. (2023). Effect of Acidic Water on Physico-Mechanical Properties of Concrete Containing Micro-Silica. Journal of Mining and Environment, 14(2), 653-666