بررسی آزمایشگاهی پارامترهای شکست تیر بتنی ساخته شده از ماده مرکب سیمانی مهندسی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 عضو هیئت علمی، دانشکده مهندسی، گروه عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

وجود ترک در سازه‌های بتنی سبب می‌شود که در بسیاری از موارد معیار‌های متداول قادر به پیش‌بینی صحیح شکست آنها نباشند. با بهره‌گیری از علم مکانیک شکست و معیارهای موجود آن می‌توان رفتار شکست این‌گونه سازه‌ها را بدرستی پیش‌بینی کرد. در این پژوهش آزمایشگاهی با استفاده از روش‌های مکانیک شکست، پارامتر‌های شکست تیر خمشی ساخته شده از ماده مرکب سیمانی مهندسی شده (ECC) مورد بررسی قرار می‌گیرد. 6 نمونه تیر آزمایشگاهی شکافدار با ابعاد 100×100×350 میلی-متر براساس روش کار شکست (WFM) و 18 نمونه تیر آزمایشگاهی شکافدار با ابعاد 70×70×190، 70×140×380 و 70×280×760 میلی‌متر براساس روش اثر اندازه بازانت (SEM) ساخته و آزمایش شدند. مواد مورد استفاده برای تهیه ECC شامل الیاف پلی‌پروپیلن، سیمان، غبار کوره آهن، میکروسیلیس و پودرسنگ بودند. از دو نسبت الیاف ( 1 و 2 درصد) در مخلوط‌های مختلف استفاده شد.

مشاهده شد که با افزایش الیاف از 1 درصد به 2 درصد مقدار مقاومت خمشی، انرژی شکست در روش WFM(GF)، انرژی شکست در روش SEM (Gf) و چقرمگی شکست (KIC) نمونه‌ها افزایش می یابند. از طرف دیگر، مقاومت فشاری، طول مشخصه (Lch) و عدد تردی نمونه‌ها با افزایش الیاف کاهش می‌یابند. همچنین قانون اثر اندازه بازانت در نمونه‌های مختلف ساخته شده از ECC مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Experimental Investigation on Fracture Parameters of Concrete Beams Made of Engineered Cementitious Composites (ECC)

نویسنده [English]

  • Seyed Mahdi Amirfakhrian 1
1 Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Due to existence of cracks in concrete structures, the conventional strength criteria may not be able to predict their failure. It has been shown that the theories of fracture mechanics can predict the behavior of these structures, appropriately. In this experimental and analytical study, by using fracture mechanics theories, fracture parameters of flexural different specimens made of Engineered Cementitious Composites (ECC) are investigated. 24 flexural specimens with notch at their mid-length were manufactured and tested. Six of these specimens with the dimensions of 350×100×100 mm were conducted under Work of Fracture test Method (WFM) and other 18 specimens with the dimensions of 190×70×70 mm, 380×140×70 mm and 760×280×70 mm were studied under Size Effect test Method (SEM). The materials used for ECC included polypropylene fibers, cement, iron furnace slag, silica fume and stone powder. Two ratios of fibers (1 and 2%) were used in different mixtures of ECC. It was observed that by increasing fibers from 1% to 2%, the amount of flexural strength, fracture energy and failure toughness (KIC) of the specimens increased. On the other hand, compressive strength, characteristic length (Lch) and brittleness number of specimens decreased. The Bazant size effect law was also discussed for the ECC specimens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Engineered Cementitious Composite (ECC)
  • Fracture Energy
  • Toughness
  • Work of Fracture Method (WFM)
  • Size Effect Method (SEM)