اثر فرایند ذوب و انجماد بر روی شاخص دوام وارفتگی و مقاومت کششی برزیلی توف‌های سازند کرج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه زمین شناسی د انشگاه بوعلی سینا همدان

2 استادیار دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، دانشکده علوم پایه، گروه زمین شناسی

3 استادیار،‌ گروه زمین‌شناسی مهندسی دانشکده علوم پایه دانشگاه تربیت مدرس nikudelm@yahoo.com

چکیده

توف‌ها سنگ‌های آذر آواری هستند که ضخامت قابل توجهی از سازند کرج را در منطقه البرز به خود اختصاص داده‌اند و به عنوان یکی از مصالح ساختمانی پرمصرف در سازه‌های تهران و استان‌های همجوار آن مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این پژوهش با نمونه‌برداری از توف‌های سازند کرج در محدوده شمال تهران، البرز و قزوین، ویژگی‌های سنگ‌شناسی و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها، مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر ذوب و انجماد بر روی مقاومت کششی، آزمون ذوب و انجماد در 80 سیکل بر روی نمونه‌ها انجام شد و مقاومت کششی برزیلی در چرخه‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین پس از انجام آزمون ذوب و انجماد بر روی نمونه‌های دوام در چرخه‌های 15، 30 و 60 اقدام به انجام آزمایش دوام وارفتگی در پنج سیکل گردید. با استفاده از نتایج بدست آمده، دوام‌پذیری دراز مدت توف‌ها توسط مدل تابع تخریب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج پارامترهای مدل تابع تخریب (ثابت سرعت تخریب و نیمه‌عمر) بدست آمده از آزمون دوام وارفتگی و مقایسه آن با مشاهدات توصیفی در طول آزمایش نشان می‌دهد که پارامتر شاخص دوام وارفتگی نمی‌تواند برای ارزیابی ثابت سرعت تخریب و تعیین نیمه‌عمر نمونه‌های مورد مطالعه بکار رود. ثابت سرعت تخریب و نیمه‌عمر بدست آمده با استفاده از آزمون مقاومت کششی برزیلی در چرخه‌های مختلف ذوب و انجماد نشان می‌دهد که سرعت تخریب نمونه‌ها متفاوت بوده که می‌بایستی در کاربری نمونه‌ها در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effects of petrographic characteristics on engineering properties of conglomerates from Famenin region, northeast of Hamadan province

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Gobadi 1
  • Alireza Taleb beidokhti 2
  • Mohammadreza Nikudel 3
1 Prof. of engineering geology, Bouali University
2 Department of Geology, Imam Khomeini International University,Qazvin , Iran
3 Assistant professor, Department of Engineering Geology, Tarbiat Modares University, nikudelm@modares.ac.ir
چکیده [English]

 
A significant portion of the Karaj Formation in Alborz region is made of tuffs.  Tuffs are readily used as construction material in various types of structures in Tehran and its neighboring provinces.  The current research studies the petrographical characteristics as well the physical and mechanical characteristics of tuff samples collected from the Karaj Formation in the northern parts of Tehran, Alborz, and Qazvin provinces.
In order to study the effect of freezing and thawing on the tensile strength, an 80-cycle freezing and thawing test was performed on the samples.  The Brazilian tensile strength was evaluated during difference cycles.  Subsequent to the freezing and thawing test, during cycles 15, 30, and 60, a slake durability test was attempted for five cycles. 
Based on the observed data, the long-term durability of tuffs was evaluated using the decay function model.  The result yielded from the parameters of decay function model (decay constant and half-time) during the slake durability test were compared to those of descriptive observations during the experiment.  The results indicate that the Slake durability indicator cannot be used to evaluate the decay constant and the half-time of the samples being studied.
The decay constant and the half-time yielded through the Brazilian tensile test at different cycles of the freezing and thawing experiment indicate that the decay rate of the samples were not uniform throughout samples.  It is recommended, here, that the varying rate of decay should be taken into considerations when samples are chosen for specific applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Freezing and thawing test
  • Brazilian tensile strength
  • Slake durability index
  • Karaj formation
  • Decay function model

قبادی، م.ح.، طالب بیدختی، ع.، آسیابانها، ع.، 1391. تاثیر اسیدیته آب و خصوصیات کانی شناسی بر روی شاخص دوام وارفتگی توف‌های شمال قزوین، نشریه زمین شناسی مهندسی دانشگاه خوارزمی، دوره 6،شماره 1، ص1428-1409.

Akin, M., Ozsan, A., 2011. Evaluation of the long-term durability of yellow travertine using accelerated weathering tests. Bulletin Engineering Geology Environmental, 70: 101–114.

Altindag, R., Alyıldız, İ.S., Onargan, T., 2004. Mechanical property degradation of ignimbrite subjected to recurrent freeze-thaw cycles. International Journal of Rock Mechanics and  Mining Science, 41: 1023–1028

Altindag, R., Mutlutürk, M., Karaguzel, R., 2003. The effects of freezing-thawing cycles on the useability of Isparta andesite as a building stone. Proceeding of Intetnational Symposium of Industrial Minerals and Building Stone, İstanbul, Turkey, pp. 289–292.

Altindag, R., Sengum, N., Guney, A., Mutlutürk, M., Karagüzel, R., Onargan, T., 2006.The integrity loss of physico- mechanical properties of  building stones when subjected recurrent cycles of freeze-thaw (F-T) process, in: Kourkoulis, S.K. (Ed.), Fracture and Failure of Natural Building Stones, Springer, pp. 363-373.

Binal, A., Kasapoglu, K.E., 2002. Effects of freezing and thawing process on physical and mechanical properties of selime ignimbrite outcops in Aksaray-Ihlara Valley. (In Turkish). Proceedings of VIth Regional Rock Mechanics Symposium. (sensögüt. C., Özkan. I. Eds.). Konya, Turkey, pp.189-196.

Binal, A.; Kasapoglu, K. E.; Goekceoglu, C., 1997. The surficial physical deterioration behaviour of neogene volcanosedimentary rocks of Eskisehir-Yazilikaya, NW-Turkey, in: Marions, P.G., Tsiambaos, G.C., Stournaras, G.C.(Eds), Engineering Geology and the Environment, Greece, pp.3065-3069.

Chen, T.C., Yeung, M.R., Mori, N., 2004. Effect of water saturation on deterioration of welded tuff due to freeze-thaw action. Cold Regions Science and Technology, 38: 127-136.

Dunn, J. R., Hudec, P. P., 1966. Water, clay, and rock soundness. Ohio Journal of Science, 66:153–68.

Everett, D.H., Haynes, J.M., 1965. Capillary properties of some model pore systems with special reference to damage. RILEM Bull, 27:31-38.

ISRM, 1978. Commission on standardization of laboratory and field test, suggested methods for determining tensile strength of rock materials, int. j. rock Mech. M. Sci. &Geomech. Abstr., 15: 99-103

ISRM, 1979. Commission on Standardization of Laboratory and Field tests, suggested methods for determining water content, porosity, density, absorption and related properties and swelling and slake durability index properties. International journal rock mechanic mining science, 16: 48-156.

Jamshidi, A., Nikudel, M.R., Khamehchiyan, M., 2013. Predicting the long-termdurability of building stones against freeze–thaw using a decay function model. Cold Regions Science and Technology, 92:29–36

Mutluturk, M., Altidag, R., Turk, G., 2004. A decay function model for the integrity loss of rock when subjected to recurrent cycles of freezing-thawing and heating–cooling. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41: 237–244.

Nakamura, M., Togaya, T., Okuda, S., 1997. Effect of dimensional distribution of pores in porous ceramics on frost resistance under one dimensional cooling. Yogyo – Kyokai – Shi, 85(987): 549-554.

Prick, A., 1995. Dilatometrical behaviour of porous calcareous rock samples subjected to freeze-thaw cycles. Catena, 25:7-20.

Steindlberger, E., 2004. Volcanic tuffs from Hesse (Germany) and their weathering behavior. Enviromental Geology, 46: 378-390.

Topal, T., Sozmen, B., 2003. Deterioration mechanisms of tuffs in Midas monument. Engineering Geology, 68(3-4): 201-223

Walder, J., Hallet, B., 1985. A theoretical model of the fracture of rock during freezing. Geol Soc Am Bull, 96:336-346.