Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Τίτλος εργασίας: Επίδραση Μηχανικής Προεπεξεργασίας στις Αντοχές Ψαθυρών Υλικών.
Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: The Effect of Mechanical Processing on the Strength of Brittle Materials.

Τριμελής εξεταστική επιτροπή

1.Γεώργιος Ξηρουδάκης, Επικ. Καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ (επιβλέπων)
2. Ευαγγελία Γαρίνη, επικ. Καθηγ. σχολής ΜΗΧΟΠ
3. Δρ. Γεώργιος Τριανταφύλλου, μέλος ΕΔΙΠ σχολής ΜΗΧΟΠ (συνεπιβλέπων)

Περίληψη

Η αξιοπιστία των εργαστηριακών μετρήσεων των μηχανικών ιδιοτήτων των ψαθυρών υλικών εξαρτάται καθοριστικά από τον τρόπο προετοιμασίας των δοκιμίων. Παρά τη σημασία της, η επίδραση της μηχανικής προεπεξεργασίας συχνά υποτιμάται. Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά συστηματικά πώς η μέθοδος διαμόρφωσης των δοκιμίων επηρεάζει τη μετρούμενη μηχανική συμπεριφορά τσιμεντοκονίας, συγκρίνοντας δοκίμια που παρασκευάστηκαν με χύτευση σε καλούπι και με πυρηνοληψία.
Εξετάστηκαν δύο υλικά, λευκή και φαιά τσιμεντοκονία, μέσω δοκιμών μονοαξονικής θλίψης και έμμεσου εφελκυσμού (δοκιμή Brazilian). Για κάθε δοκίμιο προσδιορίστηκαν η αντοχή, το μέτρο ελαστικότητας (τέμνον και εφαπτομενικό), ο λόγος Poisson, η ενέργεια θραύσης (Gic) και η θραυστι-κή στιβαρότητα (Kic) και τα αποτελέσματα υποβλήθηκαν σε στατιστική ανάλυση, συμπεριλαμβανο-μένου ελέγχου σημαντικότητας μεταξύ των μεθόδων διαμόρφωσης.
Τα δοκίμια πυρηνοληψίας εμφάνισαν σημαντικά υψηλότερη θλιπτική αντοχή από τα δοκίμια καλουπιού και για τα δύο υλικά (+56% στο λευκό, +63% στο φαιό·p < 0,01), καθώς και υψηλότερο μέτρο ελαστικότητας. Η διαφορά αποδόθηκε στον συνδυασμό της ποιότητας των επιφανειών έδρασης ,με τα λεία πυρηνοληπτικά δοκίμια να εξασφαλίζουν καλύτερη μεταφορά φορτίου,της πυκνότερης δομής του υλικού και των μικρορωγμών που εισάγει η κοπή, ενώ στα λευκά δοκίμια συνέβαλε επιπλέον ο παράγοντας της αναλογίας νερού. Η επίδραση των επιφανειών φόρτισης επιβεβαιώθηκε από την εμφάνιση τοπικής θραύσης πριν από τη συνολική αστοχία σε πέντε από τα δεκαέξι δοκίμια καλουπιού, έναντι κανενός πυρηνοληπτικού. Στον έμμεσο εφελκυσμό, τα δοκίμια καλουπιού εμφάνισαν υψηλότερη ενέργεια θραύσης και στα δύο υλικά (+13,5% και +16,0%), σε συμφωνία με την αρχική υπόθεση, ενώ η μικρότερη αντοχή των φαιών χυτών δίσκων αποδόθηκε στην ακανόνιστη καμπυλότητα της περιφέρειάς τους.
Συμπερασματικά, η μετρούμενη αντοχή ενός ψαθυρού υλικού δεν είναι ανεξάρτητη από τον τρόπο προετοιμασίας του δοκιμίου· τα ευρήματα, συνεπή με τη διεθνή βιβλιογραφία, αναδεικνύουν τη μεθοδολογική σημασία της προσεκτικής προετοιμασίας των επιφανειών και του ελέγχου ποιότητας των δεδομένων στον αξιόπιστο χαρακτηρισμό ψαθυρών υλικών.
Λέξεις-κλειδιά: Τσιμεντοκονία, ψαθυρά υλικά, μηχανική προεπεξεργασία, μονοαξονική θλίψη, δοκιμή Brazilian.
 

Abstract: The reliability of laboratory measurements of the mechanical properties of brittle materials depends critically on the way specimens are prepared. Despite its importance, the effect of mechanical preprocessing is often underestimated. This thesis systematically investigates how the specimen-forming method influences the measured mechanical behaviour of cement mortar, by comparing specimens prepared by casting in a mould and by coring.
Two materials, white and grey cement mortar, were examined through uniaxial compression and indirect tensile (Brazilian) tests. For each specimen, the strength, the modulus of elasticity (secant and tangent), Poisson's ratio, the fracture energy (Gic) and the fracture toughness (Kic) were determined,
and the results were subjected to statistical analysis, including a significance test between the forming methods.
Cored specimens exhibited significantly higher compressive strength than moulded specimens for both materials (+56% for the white, +63% for the grey; p < 0.01), as well as a higher modulus of elasticity. The difference was attributed to a combination of factors: the quality of the loading surfaces —the smooth cored specimens ensuring better load transfer— the denser material structure, and the microcracks introduced by cutting; in the white specimens, the water-to-cement ratio contributed additionally. The effect of the loading surfaces was confirmed by local failure before global failure in five of the sixteen moulded specimens, compared with none of the cored ones. In the indirect tensile test, moulded specimens showed higher fracture energy for both materials (+13.5% and +16.0%), in line with the initial hypothesis, whereas the lower strength of the grey cast discs was attributed to the irregular curvature of their perimeter.
In conclusion, the measured strength of a brittle material is not independent of the way the specimen is prepared. The findings, consistent with international literature, highlight the methodological importance of careful surface preparation and of data quality control for the reliable characterization of brittle materials.
Keywords: Cement mortar, brittle materials, mechanical preprocessing, uniaxial compression, Brazilian test.