اثر چرخه انجماد - ذوب بر چقرمگی شکست و پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در ﻣﻨﺎﻃﻘﯽ ﮐﻪ اﺣﺘﻤﺎل رخ دادن ﻓﺮآﯾﻨﺪ یخبندان-ذوب اﺳﺖ ﺿﺮوری اﺳﺖ ﺗﺎ ﺗﺄﺛﯿﺮ چرخه‌های ﻣﺘﻌﺪد ﯾﺨﺒﻨـﺪان - ذوب ﺑﺮ روی وﯾﮋﮔﯽ ﻫﺎی ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻣﺼﺎﻟﺢ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد. دراین پژوهش به بررسی تاثیر فرآیند یخبندان-ذوب روی چقرمگی شکست مود Ι وΠ و پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن پرداخته شده است. بدین منظور، برای بررسی اثر چرخه‌های یخبندان-ذوب بر چقرمگی شکست مود Ι وΠ، نمونه‌ها تحت 0، 1، 4، 8، 16، 32 و64 چرخه‌ یخبندان-ذوب قرار گرفته، و چقرمگی شکست مود Ι وΠ در چرخه‌های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. برای بررسی اثر یخبندان-ذوب روی پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن، نمونه‌ها تحت فشارمحصورکننده 0، 2/5 و5 مگاپاسکال قرارگرفته اند. همچنین برای بررسی و ارزیابی دقیق‌تر تغییرات ساختاری نمونه‌ها در اثر اعمال چرخه‌های یخبندان- ذوب مطالعات میکروسکوپی نیز انجام گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد چرخه‌های یخبندان- ذوب چقرمگی شکست مود Ι و Π بصورت نمایی کاهش می‌یابد. چقرمگی شکست مود I تراورتن سفید و قهوه‌ای بعد از 64 سیکل نسبت به سیکل صفر به ترتیب 35/48 و 37 درصد و چقرمگی شکست مود II تراورتن سفید و قهوه‌ای بعد از 64 سیکل نسبت به سیکل صفر به ترتیب 45/75 و 50 درصد کاهش یافت. مقاومت فشاری سه محوری، مقاومت فشاری تک محوری، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی با افزایش تعداد سیکل یخبندان- ذوب نسبت به سیکل صفر نیز کاهش می‌باید. مطالعات میکروسکوپی نشان می‌دهد، میکروترک‌های موجود درسنگ در اثر چرخه‌های یخبندان- ذوب گسترش یافته و ترک‌های جدید به وجود آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of freeze- thaw cycle on mode I and mode II fracture toughness and strength parameters of travertine rock

نویسندگان [English]

  • Mehdi Hosseini
  • Fardin Nezamivan Chegini
Imam Khomeini international university
چکیده [English]

Therefore, the effect of the freeze-thaw process on the physical and mechanical properties of materials should be taken into account in areas with the risk of this process. In this study, the effect of freezing-thawing process on the mode I and mode II fracture toughness and the strength parameters of travertine have been investigated. For this purpose, to investigate the effect of freeze-thaw process on the mode I and mode II fracture toughness, the specimens were affected by 0, 1, 4, 8, 16, 32 and 64 freeze-thaw cycles and the fracture toughness of the specimens using cracked chevron notched Brazilian disc was determined. To investigate the effect of freeze-thaw on the strength parameters of travertine, the samples were subjected to confining pressure of 0, 2.5 and 5 MPa. Also, microscopic studies were performed to more accurately evaluate and evaluate the structural changes of the samples due to the application of freeze-thaw cycles and their texture changes. The results show that with increasing the number of freeze-thaw cycles, the mode I and mode II fracture toughness decreases exponentially and also, cohesion and internal friction angle decrease. And microscopic studies show that the microcracks in the rock have expanded due to freeze-thaw and new cracks have formed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • freeze - thaw cycle
  • fracture toughness
  • the mode I and mode II
  • strength parameters
  • travertine rock