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

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

doi
10.22060/ceej.2022.20757.7521
چکیده

در ﺣﺎل ﺣﺎﺿﺮ، ﺑﺎ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻣﺪاوم اﻗﺘﺼﺎد در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺳﺮدﺳﯿﺮ در ﺳﺮاﺳﺮ ﺟﻬﺎن، ﺑﺴﯿﺎری از ﭘﺮوژهﻫﺎی ﺳﻨﮕﯽ از ﻗﺒﯿﻞ اﺳﺘﺨﺮاج ﻣﻌﺎدن و اﮐﺘﺸـﺎف  ﻧﻔـﺖ و ﮔـﺎز در این ﻣﻨﺎﻃﻖ در ﺣﺎل اﺟﺮا اﺳﺖ. در اﺳﺘﺎن‌ﻫﺎی ﺷﻤﺎل ﻏﺮب و ﻏﺮب اﯾﺮان ﮐﻪ دارای ﺗﺎﺑﺴﺘﺎنﻫﺎی ﻣﻌﺘﺪل و زﻣﺴﺘﺎن‌ﻫﺎی ﺳﺮد می‌‌باشند، ﺑﺎرﻧـﺪﮔﯽ زﯾـﺎد و ﺑـﺮودت ﻫـﻮا از ﻣﺸﺨﺼﺎت زﻣﺴﺘﺎن‌ﻫﺎی اﯾﻦ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺑﻪ ﺷﻤﺎر ﻣﯽ‌آﯾﺪ. در اﯾﻦ ﺷﺮاﯾﻂ ﺳﻨﮓ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﯾﺨﺒﻨﺪان‌ﻫﺎی ﻃﻮﻻﻧﯽ و چرخه­های ﻣﺘﻌﺪد ﯾﺨﺒﻨﺪان - ذوب ﻗﺮار می‌گیرد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در ﻣﻨﺎﻃﻘﯽ ﮐﻪ اﺣﺘﻤﺎل رخ دادن اﯾﻦ ﻓﺮآﯾﻨﺪ اﺳﺖ ﺿﺮوری اﺳﺖ ﺗﺎ ﺗﺄﺛﯿﺮ چرخه­ های ﻣﺘﻌﺪد ﯾﺨﺒﻨﺪان - ذوب ﺑﺮ روی وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻣﺼﺎﻟﺢ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد. در این پژوهش به بررسی تاثیر فرآیند یخبندان- ذوب روی چقرمگی شکست مود Ι و Π و پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن پرداخته شده است. بدین منظور، برای بررسی اثر چرخه­های یخبندان- ذوب بر چقرمگی شکست مود Ι و Π، نمونه‌ها تحت 0، 1، 4، 8، 16، 32 و 64 چرخه­ یخبندان- ذوب قرار گرفته، و چقرمگی شکست مود Ι و Π در چرخه‌های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. برای بررسی اثر یخبندان- ذوب روی پارامترهای مقاومتی سنگ تراورتن، نمونه‌ها تحت فشار محصور کننده 0،  2/5 و 5 مگاپاسکال قرار گرفته‌اند. همچنین برای بررسی و ارزیابی دقیق­تر تغییرات ساختاری نمونه‌ها در اثر اعمال چرخه­ های یخبندان- ذوب مطالعات میکروسکوپی نیز انجام گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد چرخه ­های یخبندان- ذوب چقرمگی شکست مود Ι و Π به صورت نمایی کاهش می‌یابد. چقرمگی شکست مود I تراورتن سفید و قهوه ­ای 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 در سنگ در اثر چرخه­های یخبندان- ذوب گسترش یافته و ترک‌های جدید به وجود آمده است.