بررسی آزمایشگاهی تاثیر دانه بندی و اندازه نمونه بر خواص مکانیکی و رفتار شکست سنگ
Abstract
استحکام سنگ تابع ترکیبات کانی شناسی، شکل دانه ها، اندازه دانه ها، نحوه قرار گرفتن آنها، فضاهای خالی موجود در بین دانه ها و نوع سیمان تشکیل دهنده سنگ است. استحکام سنگ را می توان در آزمایشگاه و یا با استفاده از آزمایش برجا تعیین کرد. اندازه نمونه مورد آزمایش شکل نمونه و نرخ بارگذاری بر نتایج آزمایش تاثیر گذار است. در تحقیق حاضر تاثیر دانه بندی و اندازه نمونه بر روی خواص مقاومتی سنگ مورد بررسی قرار گرفته است برای این منظور سه پانل بتنی با سه دانه بندی مختلف و با سنگ دانه هایی به ابعاد 12، 20 و 25 میلیمتر ساخته شده است. پس از عمل آوری نمونه های بتنی، مغزه هایی با قطرهای 56، 68، 72 و 94 میلیمتر با نسبت طول به قطر برابر با 2 (l/d=2) برای انجام آزمایش ها آماده سازی شده است. علاوه بر پانل های بتنی تعداد 9 تیر، برای هر دانه بندی تعداد سه تیر بتنی برای انجام آزمایش خمش چهارنقطه ای و تعیین مقدار چقرمگی نمونه ها ساخته شده است. برای بررسی تاثیر اندازه دانه ها و حجم نمونه ها بر پارامترهای مقاومتی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، بار نقطه ای، آزمایش کششی برزیلی، آزمایش سرعت امواج طولی و آزمایش خمش چهار نقطه ای انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده این است که با افزایش اندازه دانه ها مقاومت فشاری برای نمونه های با قطر 56، 68 و 72 میلیمتر بصورت خطی افزایش می یابد و فقط برای نمونه های با قطر 94 میلیمتر یک روند خطی و نزولی مشاهده گردید. مقایسه مدول الاستیک و سرعت امواج طولی در نمونه های با قطرهای متفاوت نشان داد که مقدار مدول و سرعت با افزایش قطر نمونه کاهش پیدا می کند. نتایج حاصل از آزمایش خمش چهار نقطه ای نشان داد که با افزایش اندازه دانه ها از 12 به 20 میلیمتر چقرمگی و فاکتور چقرمگی افزایش می یابد و با افزایش اندازه دانه ها به 25 میلیمتر چقرمگی نمونه ها در مقایسه با نمونه های با دانه بندی 20 میلیمتر با نسبت خیلی کمی کاهش می یابد. نتایج آزمایش مقاومت کششی برزیلی نشان دهنده این امر است که با افزایش نسبت طول به قطر نمونه ها (l/d) ، مقاومت کششی بصورت خطی کاهش می یابد و بالعکس با افزایش اندازه دانه ها مقاومت کششی روند افزایشی را نشان می دهد. یکی از نتایج مهم در این تحقیق که نیاز به مطالعه و بررسی بیشتر دارد، افزایش خواص مقاومتی، با افزایش ابعاد نمونه ها برای قطرهای 56 تا 72 میلیمتر است.