اثر فرآیند گرم شدن سرد شدن روی چقرمگی شکست مود I سنگها

در مواردی از قبیل انفجار، آتش­سوزی و حفاری­های عمیق، سنگها تحت حرارت چشمگیری قرار می­گیرد. از اینرو اثر درجه حرارت بر چقرمگی شکست مود I که هدف این تحقیق است ضروری بهنظر می­رسد. برای رسیدن به این هدف روی نمونههای نیمدایره­ای چهار نوع سنگ طبیعی شامل ماسه­سنگ، سنگ­آهک، توف، آندزیت و یک سری  نمونه­های بتنی آزمایش خمش سه­نقطه­ای برای تعیین چقرمگی شکست مود I انجام شده است. آزمایش­ها، روی نمونه­هایی انجام شده است که ابتدا تا دمای ۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰، ۵۰۰ و ۷۰۰ درجه سانتی­گراد گرم و بعد از رسیدن به دماهای مورد نظر سرد شده­اند و یک سیکل گرم شدن و سرد شدن را تحمل کرده­اند. البته یک سری آزمایش روی نمونه­ها در دمای محیط(۲۵ درجه سانتی­گراد) نیز انجام شده است. سرعت افزایش دما برای نمونه­ها در کوره الکتریکی، ۱۵ درجه سانتی­گراد بر دقیقه و متناسب با افزایش دما در فرآیند آتش­سوزی در نظر گرفته شده است. برای شناخت ترکیب سنگ­ها مطالعات سنگ­شناسی و تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) انجام شه است. علاوه بر این، به­منظور بررسی رفتار سنگ  مقدار تخلخل موثر و کاهش وزن نمونههای حرارت دیده نیز تعیین شده است. مقایسه نتایج آزمایشها نشان داد که اثر دما بر چقرمگی شکست سنگهای ریزدانه بیشتر است. علاوه بر این، چقرمگی شکست با افزایش تخلخل موثر و کاهش افت وزن کاهش مییابد. نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد که مقدار چقرمگی شکست مود I  نمونههای ماسه سنگ، توف، سنگ آهک، آندزیت و بتن که  یک سیکل گرمایش (تا ۷۰۰ درجه)- سرمایش  را تحمل کردهاند در مقایسه با نمونههای حرارت ندیده بهترتیب ۴۵، ۱۷، ۴۴ و ۵/۹ و ۳۷ درصد کاهش یافته است. 

کلیدواژه ها:

Fracture toughness ، mode I ، heating ، three-point bending ، heating-cooling cycle ، چقرمگی شکست ، مود I ، گرمایش ، خمش سهنقطه ای ، سیکل گرم شدن – سرد شدن