تعیین پارامترهای شکست کامپوزیت‌های سیمانی الیافی دارای نانو سیلیس با استفاده از پردازش تصویر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تهران - لویزان - دانشگاه شهید رجایی - دانشکده عمران

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

استفاده از کامپوزیت‌های سیمانی الیافی ایده‌ای نو در صنعت ساختمان محسوب می‌شود. به دلیل انعطاف‌پذیری بالای کامپوزیت‌های سیمانی الیافی نسبت به بتن معمولی، استفاده از این نوع مصالح در المان‌های سازه‌ای از جذابیت زیادی به‌ویژه در مناطق زلزله‌خیز برخوردار است. بنابراین بررسی رفتار و خواص شکست آن‌ها به‌منظور تسهیل درروند طراحی و استفاده در صنعت ساختمان امری ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش نوع جدیدی از کامپوزیت‌های سیمانی دارای الیاف پلی‌پروپیلن با رفتار سخت‌شوندگی کرنشی موردبررسی قرار گرفت. در این نوع کامپوزیت به‌منظور کاهش اثرهای منفی زیست‌محیطی استفاده از سیمان، از سرباره‌ی آهن استفاده شد. استفاده از این نوع پوزولان علیرغم اثرات مثبت آن باعث دیر گیری و مقاومت فشاری و خمشی کم در سنین پایین می‌گردد که با افزودن نانو سیلیس به خمیر سیمان، این مشکل رفع گردید. در این پژوهش تأثیر استفاده از نانو سیلیس در رفتار شکست کامپوزیت‌های سیمانی الیافی موردبررسی قرار گرفت. در همین راستا ۵ طرح اختلاط شامل طرح بدون نانو سیلیس و طرح‌های حاوی ۱-۴ درصد نانو سیلیس ساخته شد. آزمایش‌های مقاومت فشاری و خمشی جهت تعیین ویژگی‌های مکانیکی و شکست انجام شد. رفتار شکست و گسترش ترک در این کامپوزیت سیمانی الیافی با استفاده از روش ضریب شدت تنش دوتایی تحلیل شد و تأثیر نانو سیلیس بر طاقت شکست در زمان شروع ترک‌خوردگی و همچنین نحوه‌ی گسترش ترک (در حالت ناپایدار) بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determination of fracture parameters of fiber-reinforced cementitious composites containing nano-silica using image processing

نویسندگان [English]

  • Moosa Mazloom 1
  • Hosein Karimpour 2
1 Shahid Rajaee Teacher Training University
2 Civil Engineering Department, Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

Due to the increasing development of fiber-reinforced cementitious composites, studying their fracture behavior is necessary for the possibility of widespread use in the construction industry. In the present study, a new cementitious composite with strain hardening behavior has been fabricated. To reduce the adverse environmental problems, part of the cement has been replaced with pozzolanic materials such as blast furnace slag. Due to the fact that composites with high pozzolanic materials have lower strength at early ages than composites produced with ordinary cement, nano-silica has been used to solve this problem. Therefore, in this study, the effect of adding nano-silica on the fracture behavior of cementitious composites has been discovered. The double-k fracture method (DKFM) has been used to analyze the fracture behavior at different stages of specimen failure, i.e., crack initiation and stable and unstable crack propagation. In addition, the digital image correlation technique has been used to find the initial crack load and the crack opening displacement at different loading stages. The results show that the addition of 3% nano-silica positively affects compressive and flexural strength. In addition, it increases the toughness of the fiber bridging and reduces the brittleness of the composite.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber Reinforced Cementitious Composite
  • Fracture Mechanics
  • Nano-Silica
  • Image Processing
  • Engineered Cementitious Composite