اثر درجه حرارت و تعداد سیکلهای گرم شدن- خنک شدن بر روی چقرمگی شکست مود i، مود ii و مود ترکیبی (ӏ-ii) بتن

بتن همواره در برابر تغییرات محیطی همچون تغییرات دمایی فصل‌ها، تغییرات دمایی شب و روز و آتش سوزی قرار دارد. این شرایط بر روی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی و گسترش ترک‌ها و چقرمگی شکست بتن اثر می‌گذارد. در این پژوهش اثر درجه حرارت و تعداد سیکل‌های گرم شدن – خنک شدن روی چقرمگی مود ترکیبی (i-ii) بتن مورد بررسی قرار گرفته شده و آزمایش ها در دو سری انجام گرفته است. در سری اول آزمایش ها، اثر درجه حرارت در یک سیکل گرم شدن- خنک شدن روی چقرمگی شکست تحلیل شد. در مرحله گرمایش، نمونه‌ها تا دمای 60، 150، 200، 300، 500، و 700 درجه سانتی‌گراد گرم و سپس در محیط خنک می‌شوند. یک سری آزمایش هم روی نمونه‌هایی که سیکل گرم شدن- خنک شدن را تحمل نکرده‌اند در دمای 25 درجه سانتی‌گراد انجام شد. نتایج این سری آزمایش‌ها نشان داد که بیشترین و کمترین میزان چقرمگی شکست مود ترکیبی به ترتیب در دمای 150 و 700 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. در سری دوم آزمایش‌ها اثر تعداد سیکل‌های گرم شدن – خنک شدن بر روی چقرمگی شکست مود ترکیبی بتن در دمای 150 درجه و تحت زاویه انحراف 45 درجه بررسی شد نتایج سری دوم آزمایش‌ها نشان داد که در سیکل اول، چقرمگی شکست افزایش و با افزایش تعداد سیکل‌های گرم شدن – خنک شدن میزان چقرمگی شکست مود ترکیبی کاهش می‌یابد. همچنین اثر زاویه بارگذاری نسبت به امتداد ترک در زوایای صفر، 15، 28.8، 45، 60، 75 و 90 درجه بر روی چقرمگی شکست بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در بتن با افزایش زاویه انحراف ترک، مقدار موثر چقرمگی شکست مود ترکیبی (i-ii) افزایش می‌یابد و با افزایش زاویه انحراف ترک، چقرمگی شکست مود ii تا زاویه 45 افزایش و بعد از آن کاهش می‌یابد در ضمن با افزایش زاویه انحراف ترک تغییر مود شکستگی از مود i در زاویه انحراف صفر درجه به مود ترکیبی (کشش - برش) برای زاویه انحراف کمتر از28.8 درجه اتفاق می‌افتد. برای زاویه انحراف ترک بیش از 28.8درجه مود شکست از مود ترکیبی کشش- برش به مود ترکیبی فشار-برش تغییر می‌کند.

effect of temperature and number of heating–cooling cycles on the mode i, mode ii and the mixed-mode i-ii fracture toughness of concrete

in this research, the effects of temperature and number of heating-cooling cycles on mode i, mode ii and the effective value of the mixed-mode i-ii fracture toughness of concrete were investigated through two series of tests. in the first series of tests, the effect of temperature was studied in a heating-cooling cycle at ambient temperature (25 °c) and 60, 150, 200, 300, 500, and 700 °c. the highest and lowest mode i, mode ii and the effective value of the mixed-mode i-ii fracture toughness were, respectively, observed at 150 and 700°c. in the second series of tests, the effect of the number of heating-cooling cycles was investigated on mode i, mode ii and the effective value of the mixed-mode i-ii fracture toughness of concrete specimens at 150°c and a crack inclination angle of 45°. according to the results, mode i, mode ii and the effective value of the mixed-mode i-ii fracture toughness increased in the first cycle and decreased with increasing the number of heating-cooling cycles. as the crack inclination increased, the effective value of the mixed-mode i-ii fracture toughness of the concrete specimens increased. the mode ii fracture toughness increased up to a crack inclination angle of 45° and then decreased. moreover, with increasing the crack inclination angle, the mode i fracture at the inclination angle of 0° was changed into the mixed-mode (tension–shear) fracture at inclination angles smaller than 28.8°. the mixed-mode tension–shear fracture was changed into the mixed-mode compressive–shear fracture at crack inclination angles larger than 28.8°.