چکیده: صنعت بتن با سهم حدود ۸ درصد از انتشار جهانی دی‌اکسیدکربن، یکی از اصلی‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی عصر حاضر به‌شمار می‌رود. استفاده از مواد مکمل سیمانی نظیر رس کلسینه و سامانه سیمانی LC3، راهکاری مؤثر برای تولید بتن‌های کم‌کربن است؛ بااین‌حال، رفتار شکست این بتن‌ها، به‌ویژه در حضور الیاف پلیمری، هنوز به‌طور کامل شناخته نشده و بیشتر پژوهش‌های پیشین به استفاده از یک روش منفرد مکانیک شکست محدود بوده‌اند. همچنین، ارتباط میان پارامترهای شکست، رفتار پس از ترک و ویژگی‌های ریزساختاری به‌صورت جامع بررسی نشده است. ازاین‌رو، در پژوهش حاضر با تلفیق سه روش مکمل مکانیک شکست شامل روش کار شکست (WFM)، روش اثر اندازه (SEM) و مدل دوپارامتری (TPM)، همراه با تحلیل ریزساختاری (FESEM)، اندازه‌گیری میدان تغییرشکل (DIC) و بهینه‌سازی آماری (RSM)، رفتار شکست بتن‌های کم‌کربن حاوی رس کلسینه، سامانه LC3 و الیاف پلی‌پروپیلن ارزیابی شد. در این راستا، دوازده طرح اختلاط شامل جایگزینی رس کلسینه در سطوح ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد و سامانه LC3 در سطوح ۳۵ و ۵۰ درصد، با و بدون 25/0 درصد الیاف پلی‌پروپیلن، ساخته و آزمایش شدند. نوآوری اصلی پژوهش، ارائه یک چارچوب یکپارچه و چندمقیاسی برای ارزیابی رفتار شکست از طریق تلفیق روش‌های مختلف مکانیک شکست، تحلیل ریزساختاری، اندازه‌گیری میدان تغییرشکل و بهینه‌سازی طرح اختلاط است. نتایج نشان داد جایگزینی رس کلسینه تا سطح ۲۰ درصد، همراه با 25/0 درصد الیاف پلی‌پروپیلن، بیشترین انرژی شکست (۱۳۰ نیوتن بر متر) و بالاترین شکل‌پذیری با بازشدگی بحرانی (۰۲۲۸۵/0 میلی‌متر) را ارائه داد که نسبت به نمونه شاهد حدود ۳۸ درصد افزایش انرژی شکست نشان می‌دهد. همچنین، نمونه حاوی ۳۵ درصد سامانه LC3 و 25/0 درصد الیاف پلی‌پروپیلن با چقرمگی شکست 39/40 مگاپاسکال ریشه میلی‌متر، بهترین عملکرد را در مقاومت در برابر تمرکز تنش در نوک ترک داشت. در مقابل، نمونه حاوی ۵۰ درصد سامانه LC3 با وجود بالاترین مقاومت فشاری (75/40 مگاپاسکال)، به دلیل کاهش بازشدگی بحرانی نوک ترک و طول مشخصه، رفتار شکننده‌تری نشان داد. بررسی‌های ریزساختاری نیز بهبود پیوستگی الیاف و ماتریس و کاهش تخلخل را در طرح‌های بهینه تأیید کرد. در مجموع، نتایج نشان داد انتخاب طرح بهینه بتن‌های کم‌کربن نباید صرفاً بر اساس مقاومت فشاری باشد، بلکه پارامترهای شکست، ظرفیت جذب انرژی و شکل‌پذیری نیز باید هم‌زمان مورد توجه قرار گیرند.