بررسی تاثیر نانو ذرات سیلیس بر مقاومت و مکانیزم شکست مواد پایه سیمانی با استفاده از سیستم انتشار آوایی

شکست بسیاری از سازه‌های مهندسی بر اثر گسترش ترک با وجود پایین بودن نرخ بارگذاری روی آن‌ها در مقایسه با مقاومت تئوریکی سازه‌ها،لزوم درک دقیق مکانیزم و عوامل موثر بر گسترش ترک را آشکار می‌سازد. استفاده از روش‌های متداول تحلیل و طراحی سازه‌های فولادی، بتنی و سنگی بر مبنای معیار‌های تنش و مقاومت، تاکنون مشکلات زیادی در پایداری سازه‌ها به‌وجود آورده است. امروزه با توجه به گستردگی روز افزون نانو بتن‌ها، مطالعات تأثیر نانو ذرات بر مکانیزم شکست در این نوع بتن‌ها بسیار نادر است. در این تحقیق مکانیزم داخلی مقاومت و شکست بتن‌های مسلح شده با نانو ذرات سیلیسی مطالعه و بررسی  شده است. برای تحقق این موضوعاز نمونه‌های مختلف استوانه‌ای، دیسکی با ترک مرکزی (CSCBD) و مکعب مربع طبق استاندارد و ترکیب‌های یکسان (آب، سیمان و سنگ‌دانه) اما متفاوت در مقدار نانو ذرات سیلیس (0، 5/0، 1، 5/1) در بازه‌های مختلف نگهداری 7 و 28 روز استفاده شده است. برای رفتارنگاری فرآیند شکست نیز از تکنیک نوین انتشار آوایی (AE) استفاده شده است که با بررسی‌ پارامتر‌هایی نظیر تعداد کانت، گسترش ترک پایدار و ناپایدار، فرکانس متوسط و زاویه خیز نیز مشاهده می‌شود که با تغییرات مقدار درصد نانو ذرات سیلیس در خمیره بتن، این پارامتر‌ها نیز تغییر می‌کنند. می‌توان اینگونه بیان کرد که نتایج بیان‌گر رابطه خطی بین مقاومت و چقرمگی شکست مد برش و کشش نمونه‌ها بوده است، به‌طوری که بتن‌های با 1 درصد از نانو ذرات سیلیس بیشترین چقرمگی شکست را دارند و با افزایش و یا کاهش مقدار نانو ذرات سیلیس، مقاومت و چقرمگی شکست در هر دو مد شکست کاهش می‌یابد. همچنین نمونه‌های نانو بتن تحمل تنش‌های بالاتر بدون گسترش ترک ناپایدار را نسبت به بتن معمولی دارند و یا به عبارت بهتر نانو ذرات سیلیس باعث تاخیر در گسترش ترک ناپایدار در ساختار نمونه‌ها می‌شود.