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力學性能范文第1篇

關(guān)鍵詞：集料磨耗值 沖擊值壓碎值堅固性 磨光值

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隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對高速公路的要求已由最初的“解決溫飽”發(fā)展到現(xiàn)階段的“高品質(zhì)生活要求”，除了要求高速公路達到其方便、快捷等方面的基本要求外，安全問題已經(jīng)成為人們對高等級公路的一個十分關(guān)注的方面。抗滑性是滿足現(xiàn)代交通快速安全運行的基本條件，而路面所采用材料的抗滑、耐磨等方面是決定高速公路的客觀安全問題的最主要的原因之一。研究表明，瀝青路面表層的抗滑、耐磨能力的大小主要取決于瀝青路面表層結(jié)構(gòu)的宏觀紋理（即表面構(gòu)造深度）以及集料顆粒本身的微觀紋理。集料的特性對瀝青抗滑磨耗層的抗滑性能有重要影響。

相關(guān)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重慶地區(qū)分布最多的巖石是石灰?guī)r；現(xiàn)在使用的所謂的花崗巖就是取自河流中的破碎礫石，其中含有花崗巖和其他一些巖石；砂巖的分布也比較少且?guī)r層較薄，一般在20米左右，但是可以開采；沒有發(fā)現(xiàn)玄武巖的存在。在待建的以及在建的1200多公里高速公路中，如強調(diào)采用玄武巖材料作為瀝青路面抗滑表層的集料，則須從外地購買玄武巖，這樣雖增強路面的抗滑耐磨性能，但是同時也造成了工程費用的大幅上升。針對以上情況，本文通過對重慶范圍內(nèi)有的石灰?guī)r、破碎礫石和砂巖3種巖石進行集料的力學性能及耐磨性試驗研究，并與玄武巖相比較，以分析其是否適用于重慶地區(qū)的在建、待建的高速公路的抗滑表層。

1材料性質(zhì)

巖漿巖是由地殼運動巖漿沿著地殼薄弱帶侵入地殼或噴出地表，溫度降低、冷凝而形成。沉積巖的形成過程一般可以分為先成巖石的破壞（風化作用和剝蝕作用）、搬運作用、沉積作用和硬結(jié)成巖作用等幾個互相銜接的階段。試驗選用的破碎礫石是取自長江的鵝卵石破碎而成的，其中含有花崗巖和其他一些巖石，石灰?guī)r和砂巖取自重慶武隆，玄武巖從江蘇運來。

花崗巖[1]是巖漿巖的一種，是一種酸性的深層侵入巖，花崗石多呈肉紅色、灰色和灰白色，性質(zhì)均勻堅固，結(jié)構(gòu)均勻，質(zhì)地堅硬，在無構(gòu)造斷裂和風化微弱的情況下的力學強度很高。

石灰?guī)r[1]是沉積巖的一種，簡稱灰?guī)r。其礦物成分以方解石為主，另有少量的白云石和粘土礦物。常呈深灰、淺灰色，純質(zhì)灰?guī)r呈白色。由純化學作用生成的石灰?guī)r具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但晶粒極細。經(jīng)重結(jié)晶作用即可形成晶粒比較明顯的結(jié)晶灰?guī)r。由生物化學作用生成的灰?guī)r，常含有豐富的有機物殘骸。

砂巖[2]是沉積巖的一種，本試驗使用的砂巖經(jīng)過巖性鑒定為，此砂巖是鱗片粉砂結(jié)構(gòu)，巖石由碎屑石英、云母、長石由水云母、綠泥石膠結(jié)組成。硅質(zhì)砂巖的顏色淺，強度高，抗風化的能力強。

玄武巖[2]是巖漿巖的一種，由于巖漿噴出地表后迅速冷卻凝固形成玄武巖,因此巖漿中所含氣體未能充分從巖漿中排出,所以玄武巖常形成許多氣孔，為基性巖類。灰黑至黑色，致密堅硬，性脆，強度高。

一般說來[3]，含強度高的礦物如石英、長石、角閃石、輝石及橄欖石等較多時，巖石強度就高，相反，含軟弱礦物如云母、粘土礦物、滑石及綠泥石等較多時，強度就較低。花崗巖和玄武巖中長石的含量分別為49％和36％，從其礦物組成來看是屬于強度較高的巖石；石灰?guī)r中方解石含量為95％，在干燥情況下其抗壓強度為152.9MPa，根據(jù)試驗分析知道砂巖中的石英含量達到60％，其干燥抗壓強度為117.2MPa，由此可知，花崗巖、砂巖石灰?guī)r和玄武巖都具有較高的抗壓強度。

2 試驗方法

道路路面建筑[5]用粗集料的力學性質(zhì)主要是壓碎值和磨耗值，其次還有磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值，本次試驗通過磨光值、磨耗值、壓碎值、沖擊值和堅固性來評定石灰?guī)r、砂巖、破碎礫石和玄武巖的力學性質(zhì)。

石料的磨耗值是評價石料抵抗摩擦、撞擊和剪切等綜合作用的性能指標。由于高速公路上車輛多、車速快，對路面面層材料的磨耗也增大，因此對石料磨耗值的評價是非常重要的，磨耗試驗采用洛杉磯磨耗試驗方法，選用B類粒度類別，按照《公路工程集料試驗規(guī)程》[4]用T0317－2005試驗方法對集料進行磨耗試驗，為了更好的說明集料的耐磨性及作為高速公路表層材料的可行性，對集料分別進行500次、700次、900次和1100次的磨耗，由此可以提供路面在交通量增大或路面使用年限延長的情況下路面的耐磨性能。

石料沖擊值是評價石料抵抗沖擊性能的能力。車輛在行駛過程中，除了與路面有磨耗之外，還對路面有沖擊力的作用，車輛給路面的力直接與道路面層接觸，然后通過面層向中面層、下面層及基層傳遞，而面層所受的力主要由面層中的粗集料來承受，因此，集料的抗沖擊能力的強弱可以決定路面的服務(wù)能力和使用年限。沖擊值試驗按照《公路工程集料試驗規(guī)程》中的T0322-2000試驗方法測定材料的沖擊值，本試驗在規(guī)程規(guī)定的沖擊次數(shù)的基礎(chǔ)上，增加試驗沖擊次數(shù)，試驗次數(shù)分別為15次、20次、25次和30次，通過增加對材料的沖擊次數(shù)來評價材料抵抗外界沖擊的能力。

石料壓碎值是集料在連續(xù)增加的荷載下，抵抗壓碎的能力，是評價石料抵抗壓碎性能的指標。路面石料長期經(jīng)受輪胎的摩擦、沖擊、碾壓等綜合作用，集料的壓碎值太大，在外力的作用下容易被壓碎而產(chǎn)生車轍等路面破壞，按照《公路工程集料試驗規(guī)程》中T0316-2005的試驗要求在10分鐘內(nèi)荷載勻速加到400KN，為了更好的了解材料抵抗外界荷載的能力，本試驗進行了400KN、450KN、500KN、550KN和600KN共5個荷載的試驗，按照每分鐘增加40KN的速度勻速加載達到設(shè)定荷載。

堅固性是指石料在自然風化和其它外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力，集料堅固性的好壞直接決定集料的耐久。由于路面石料長時間在外，經(jīng)受風、雪、雨、溫度等對石料的反復作用，而產(chǎn)生物理和化學反應(yīng)，使得巖石產(chǎn)生風化，強度降低，減少了路面的使用年限。《公路工程集料試驗規(guī)程》中T0314-2000的試驗方法對集料只進行5次凍融循環(huán)，按照本試驗的試驗?zāi)康脑賹线M行了15次反復凍融循環(huán)，每5次測定一個堅固性質(zhì)量損失率，由此來檢測集料抵抗外界環(huán)境作用的強弱。

作為道路面層的集料長期受到車輪的碾壓和磨耗，時間長了就會把集料表面裹附的瀝青層磨掉而露出集料來，這時路面的抗滑性能就靠集料提供的摩擦力來維持，集料的耐摩擦性好壞用集料的磨光值來表征，集料的磨光值越大說明集料越不容易被磨光，其抗滑性能就越好。本實驗方法采用《公路工程集料試驗規(guī)程》中T0321-2005的試驗方法用粗砂和細砂對集料進行3次循環(huán)反復磨光，并測定每次循環(huán)磨光后的磨光值。

3 結(jié)果與討論

3.1磨耗值試驗

規(guī)范[6]規(guī)定，用于高速公路表面層的石料的磨耗值不大于28%，通過磨耗試驗其結(jié)果見圖1：

圖1 磨耗值試驗結(jié)果

經(jīng)過數(shù)據(jù)的擬合分析，試驗數(shù)據(jù)回歸方程相關(guān)系數(shù)的平方都在0.99以上，模型的擬合非常好。

石料的磨耗損失率：石灰?guī)r>砂巖>破碎礫石，破碎礫石和玄武巖幾乎相等，隨著磨耗轉(zhuǎn)數(shù)的增加，每種集料的磨光值與磨耗次數(shù)是成線性增長的，當磨耗轉(zhuǎn)數(shù)達到1100轉(zhuǎn)時，石灰?guī)r的磨耗值為47.5％，砂巖的磨耗值為28.9％，花崗巖的磨耗值為19.26％，玄武巖的磨耗值為20.37％。

3.2沖擊值試驗

通過試驗得出集料的沖擊值隨沖擊次數(shù)增加的變化規(guī)律見圖2，規(guī)范規(guī)定高等級公路集料的沖擊值一般不大于28％。

圖2沖擊值試驗結(jié)果

經(jīng)過數(shù)據(jù)的擬合分析，試驗數(shù)據(jù)回歸方程相關(guān)系數(shù)的平方都在0.99以上，模型擬合很好。沖擊值增長率為石灰?guī)r>砂巖> 破碎礫石>玄武巖，但是斜率的差異不大，而且在經(jīng)過30次沖擊后，石灰?guī)r的沖擊值24.27％，砂巖的沖擊值為19.3％，花崗巖的沖擊值為15.32％，玄武巖的沖擊值為21.231％，都也沒有超過28％。由此說明，石灰?guī)r、砂巖和破碎礫石在增加了一倍沖擊次數(shù)的情況下仍然符合作為高等級公路的表層材料對沖擊值的要求。

3.3壓碎值試驗

按照規(guī)范要求，高等級公路面層石料壓碎值不得大于26%，具體的試驗結(jié)果見圖3。

圖3壓碎值試驗結(jié)果

經(jīng)過數(shù)據(jù)的擬合分析，試驗數(shù)據(jù)回歸方程相關(guān)系數(shù)的平方都在0.95以上，模型擬合很好。石灰?guī)r的壓碎值最大，在承受荷載達到600KN時，石灰?guī)r的壓碎值達到了26.45％，砂巖、花崗巖和玄武巖在荷載為600KN時都沒有超過規(guī)范要求在400KN時的壓碎值26％，這足以說明如果用石灰?guī)r、砂巖和破碎礫石修建路面，即使在車輛超重的情況下，路面混合料中粗集料也不會有太多的被壓碎，不會對路面結(jié)構(gòu)有任何影響，滿足高速公路抗滑表層材料的要求。

3.4 堅固性試驗

規(guī)范規(guī)定應(yīng)用于高速公路表面層中的石料的堅固性損失不得大于12％。按照試驗規(guī)程中T0314-2000的試驗方法可以得出石灰?guī)r、砂巖和花崗巖在經(jīng)過反復的20次凍融循環(huán)后集料的質(zhì)量損失率，見圖4。

圖 4堅固性試驗結(jié)果

根據(jù)圖4利用一元線性回歸得到的相關(guān)系數(shù)的平方都在0.9以上。根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求可知，集料在經(jīng)過5次反復凍融循環(huán)后集料損失率不得大于12％，從圖4得知：石灰?guī)r、砂巖和破碎礫石在經(jīng)過5次方法凍融混合后的損失率都小于2％，在經(jīng)過20次凍融循環(huán)后，破碎礫石的質(zhì)量損失率僅為7.69％，石灰?guī)r為12.79％，砂巖在15次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率為12.22％，比較試驗所得的數(shù)據(jù)結(jié)果和規(guī)范的要求可知，石灰?guī)r、砂巖和花崗巖的抗風化能力符合規(guī)范要求。

3.5磨光值試驗

四種集料經(jīng)過3次循環(huán)磨光后的磨光值見圖5。

圖5磨光值試驗結(jié)果

試驗按照試驗規(guī)程的試驗方法對集料進行3次反復磨光后的磨光值分別為，砂巖47.1，石灰?guī)r45.1，花崗巖48.7，玄武巖61.8。利用一元線性回歸對磨光值進行回歸后的相關(guān)系數(shù)的平方都在0.97以上，模擬效果非常好。現(xiàn)行的規(guī)范中對用于高等級公路的集料在分別用粗砂和細砂經(jīng)約3個小時的磨光后的磨光值在潮濕地區(qū)要求不小于42，在其他地區(qū)對集料磨光值要求更小，而試驗所選集料在進行了3個循環(huán)的加強磨光后的磨光值都大于47；從試驗所得數(shù)據(jù)可以看出這三種集料都可以用于高等級公路。

對以上圖表曲線進行一次線性回歸后計算出每種巖石的磨耗值為28％，磨光值42，沖擊值28％，壓碎值26％和堅固性12％時所經(jīng)過的試驗次數(shù)、荷載及循環(huán)次數(shù)；見表1

表1 達到規(guī)范要求值時規(guī)定試驗次數(shù)與實際需要試驗次數(shù)比較

4結(jié)論

綜合以上試驗結(jié)果可以得出結(jié)論:

就集料的力學性能而言，花崗巖>砂巖>石灰?guī)r，其質(zhì)量都符合高速公路表層瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求。

②從經(jīng)濟上來分析，在不考慮路面的早期損壞的情況下，如果使用玄武巖的路面的設(shè)計壽命為15年，那么花崗巖也能達到12年，砂巖能達到10年，石灰?guī)r能達到7年，從外地運回玄武巖的費用一般為200-300元/平方米，按照料場離拌和站平均距離15Km計算，破碎礫石材料價格加上運輸費一般在100元/平方米左右。石灰?guī)r更便宜，材料費加上運輸費一般在75元/平方米左右，只有玄武巖的2/5～1/3，如果用石灰?guī)r做路面材料能使用7年，在7年之后把表面層刨去再鋪一層也能達到15年的使用年限，再加上施工及瀝青的費用也可以節(jié)省了不少。

③根據(jù)對重慶地區(qū)已建高速公路的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于施工、路基、氣候等方面的原因使路面還沒有達到7年就開始修補，嚴重路段開挖重鋪路面，因此在早期破壞比較嚴重的重慶，使用玄武巖和石灰?guī)r作為表層材料從路用性能上說沒有太大的差別。

力學性能范文第2篇

近年來隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，使得社會對物質(zhì)產(chǎn)品消費不斷提高，從而促進了作為商品重要包裝形式的瓦楞紙板行業(yè)迅速發(fā)展，瓦楞紙板的需求量十分巨大。商品在流通過程中，瓦楞紙板這類紙質(zhì)包裝材料受到流通環(huán)境溫度、濕度制約，其力學性質(zhì)和動力學特性也直接受到環(huán)境的影響[1]。所以要求產(chǎn)品包裝必須滿足流通運輸環(huán)境要求，保證產(chǎn)品的安全可靠性。在實際的流通運輸環(huán)境下，引起瓦楞紙板力學性能變化的影響因素很多,溫度和濕度的變化影響尤其顯著,直接影響到瓦楞紙板包裝物品的安全性和使用時限。王俊麗、李廣生、肖文娟、程小琴等[2-5]通過在不同的含水率條件下瓦楞紙板力學性能的測定，得出瓦楞紙板的力學性能隨紙板含水率的增加而下降。DongMeiWang[6]等人在不同溫度下，研究溫度對紙蜂窩夾層板的含水率的影響，結(jié)果表明瓦楞紙板的含水率隨著溫度的升高而下降；隨著溫度的變化，瓦楞紙板的含水率發(fā)生了變化，最終影響到瓦楞紙板的力學性能。在實際運輸過程中，瓦楞紙板的力學性能在不同溫濕度環(huán)境下的變化比較顯著,但目前對瓦楞紙板在模擬運輸環(huán)境下力學性能的研究卻鮮有報道。當前，瓦楞紙板的種類繁多,不同類型的瓦楞紙板會有不同的力學性能。三層UV型瓦楞紙板的需用量非常大，已在精細產(chǎn)品、中小型和高檔包裝領(lǐng)域逐漸擴展，特別是在一些精密儀表、中小型家電、玻璃陶瓷器皿、醫(yī)藥、干鮮果品、飲料及禮品等的包裝上體現(xiàn)得尤為明顯。為了更好的解決三層UV型瓦楞紙板實際使用過程中出現(xiàn)的問題，為企業(yè)提供更多實際可行的借鑒方案，很有必要的對三層UV型瓦楞紙板的力學性能進行深入研究。

2材料與方法

2.1材料與儀器

實驗材料：三層UV型瓦楞紙板，A型，克重為180g/cm2，南寧新大海紙箱廠。實驗儀器：17-76型抗壓強度測試儀，美國TMI儀器制造公司；LP-80U型恒溫恒濕實驗試驗箱，廣東宏展科技有限公司。

2.2實驗方法

選擇在流通環(huán)境下比較常見的溫濕度。一般在車廂里面或集裝箱內(nèi)的溫度為10℃-50℃，濕度為30%-80%。結(jié)合實驗室相關(guān)條件，相對濕度選取40%、50%、60%、70%、80%、90%，100%的7個水平。溫度選取20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的7個水平。裁切100mm×25mm（長×高）的試樣，試樣采用GB/T22906.2-2008《紙芯的測定第2部分：試樣的溫濕處理》[7]進行試樣溫濕度處理。平壓強度采用GB／T22906.9-2008《紙芯的測定第9部分：平壓強度的測定》[8]；邊壓強度采用GB/T6546-1998《瓦楞紙板邊壓強度的測定法》[9]，粘合強度采用GB/T6548-2011，《瓦楞紙板粘合強度的測定》[10]。

3結(jié)果與討論

3.1溫濕度對瓦楞紙板力學性能的影響

3.1.1溫濕度對瓦楞紙板平壓強度的影響

不同濕度條件下，隨著溫度升高，各條曲線呈上下波動趨勢，波動值在20℃-30℃和40℃-50℃范圍內(nèi)變化不大，在30℃-40℃范圍內(nèi)的變化大，說明三層UV型瓦楞紙板平壓強度在溫度為30℃-40℃時的影響大；引起這一變化的原因是在30℃-40℃時，在各相對濕度下，瓦楞紙板內(nèi)的纖維之間容易散失水分，瓦楞紙板的含水率不高，紙板纖維間的氫鍵力作用比較大。相對濕度為80%時的曲線波動最大，說明溫度對相對濕度為80%時的影響是最大的；相對濕度為100%時的曲線波動最小，說明當相對濕度達到最大值時，在各個溫度條件下瓦楞紙板內(nèi)的含水率都非常高，平壓強度在此濕度下隨著溫度的變化比較小。當相對濕度為40%，溫度在35℃-45℃時，瓦楞紙板的平壓強度達到最大值，這是因為紙板內(nèi)纖維之間的水分含量比較低，纖維之間的作用力比較大。不同溫度時，當瓦楞紙板的相對濕度增加到70%-80%，瓦楞紙板的平壓強度下降明顯加快。影響瓦楞紙板平壓強度主要因素是纖維的作用力，纖維間水分的含量直接影響著纖維間的相互作用力，當環(huán)境相對濕度增加到70%后，紙板纖維潤脹達到最大程度，纖維間的氫鍵就會被破壞，使瓦楞紙板的平壓強度下降。

3.1.2溫濕度對瓦楞紙板邊壓強度的影響

不同濕度條件下，隨著溫度升高，各條曲線呈上下波動趨勢，波動值在20℃-30℃范圍內(nèi)，變化大，在30℃-50℃范圍內(nèi)，波動值小。說明三層UV型瓦楞紙板邊壓強度在低溫時容易受到溫度變化的影響；引起這一變化的原因是當溫度升高到25℃左右時，紙板纖維之間的作用力變小造成的；相對濕度為90%和100%時的曲線波動最大，說明在高濕度環(huán)境下，瓦楞紙板內(nèi)隨著溫度的升高水分散失嚴重；從圖可看出邊壓強度最大值范圍出現(xiàn)在相對濕度為40%溫度在35℃-45℃之間，這是因為在低濕高溫的環(huán)境下，紙板內(nèi)的水分含量低，水分對紙板結(jié)構(gòu)力學造成的影響比較小，所以紙板結(jié)構(gòu)力比較大。邊壓強度隨著相對濕度的增大不斷地變小。不同溫度時，當瓦楞紙板濕度增加到80%，瓦楞紙板的邊壓強度下降更快，說明當瓦楞紙板的濕度到達80%以上時，瓦楞紙板的平壓強度受濕度的影響加大，若濕度繼續(xù)增加，瓦楞紙板就可能失效，在運輸中就喪失了作為運輸包裝的保護產(chǎn)品的功能。

3.1.3溫濕度對瓦楞紙板粘合強度的影響

不同濕度條件下，隨著溫度升高，各條曲線呈上下波動趨勢，波動值在30℃-40℃范圍內(nèi)，變化比較大，說明三層UV型瓦楞紙板粘合強度對高溫的影響是比較明顯的，粘合強度主要的影響因素是粘合劑，在此溫度范圍內(nèi)，水分的散失比較慢，導致粘合劑的含水量大，降低了粘合劑的粘合力。從圖3還可以看出，隨著濕度的增大，粘合強度都在不斷下降。粘合強度的最大值范圍出現(xiàn)在相對濕度40%，溫度為40℃-50℃時，在高溫低濕環(huán)境下，粘合劑的含水量比較少，粘合劑的粘合力比較大。當相對濕度大于70%時，三層UV型瓦楞紙板的粘合強度下降速率非常大，可能由于相對濕度大于70%時，水分增加較快，瓦楞紙板的粘合劑開始慢慢變軟，粘合劑的粘合力不斷下降，使得瓦楞紙板的粘合強度下降的速率變大。綜合圖1-圖3所示，在溫度為35℃-45℃的運輸條件下，當相對濕度為40%時，三層UV型瓦楞紙板的三種力達到相對的最大值，在此條件下最適合物品的運輸，可以更好的保護產(chǎn)品。對三層UV型瓦楞紙板力學性能影響比較大的是相對濕度，溫度次之。

4結(jié)論

力學性能范文第3篇

關(guān)鍵詞：防滲墻；塑性混凝土力學性能；抗?jié)B性能

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

一、塑性混凝土抗壓性能的影響因素

抗壓性能是衡量塑性混凝土力學性能的重要指標。材料的種類以及用量、試驗條件等，都對混凝土的抗壓強度有影響。本次抗壓試驗，對塑性混凝土進行抗壓性能的研究，探索不同因素對混凝土的抗壓性能的影響規(guī)律。對試件進行抗壓性能試驗，并對試驗結(jié)果進行對比分析。試驗結(jié)果見表1。

表1抗壓強度試驗結(jié)果

(一)水膠比對塑性混凝土抗壓性能的影響

性混凝土的抗壓強度與水膠比的關(guān)系規(guī)律同普通混凝土相同，即混凝土的抗壓強度隨著水膠比的增大而減小。水膠比是影響混凝土抗壓強度的主要因素。塑性混凝土的抗壓性能隨著水膠比的增大而降低的機理：隨著混凝土的水膠比的增大，除去用于水化反應(yīng)，混凝土中的自由水含量增大。在混凝土的硬化過程中，自由水蒸發(fā)，混凝土內(nèi)部不斷形成空隙，造成混凝土的缺陷增多，使得塑性混凝土的抗壓性能受到影響。通過分析試驗結(jié)果，可以得知，塑性混凝土的抗壓強度與水膠比呈線性關(guān)系。對試驗結(jié)果進行線性回歸分析，得出塑性混凝土7d齡期、28d齡期的抗壓強度與水膠比之間的關(guān)系式。

(二)水泥對塑性混凝土抗壓強度的影響

根據(jù)試驗結(jié)果，水泥的用量越大，塑性混凝土的抗壓強度越大。由下圖可以看出，隨著水泥用量的增大,塑性混凝土的7d齡期的抗壓強度和28d齡期的抗壓強度增大。混凝土的強度的增長趨勢隨著混凝土齡期的增長愈發(fā)明顯。這是由于水泥用量的增加，使得膠體的強度得到提高，從而增加了塑性混凝土的抗壓強度。其原因是由于水泥為水硬性膠凝材料，即水泥遇水后，會發(fā)生水化反應(yīng)，形成C-S-H等化學物質(zhì)，從而形成硬化漿體。。

(三)養(yǎng)護齡期對塑性混凝土抗壓強度的影響

根據(jù)試驗結(jié)果可以看出，隨著養(yǎng)護齡期的增加，塑性混凝土的抗壓強度有這明顯的增加。根據(jù)朱冠美的研究，塑性混凝土的凝結(jié)硬化過程是主要由塑化和固化兩個過程組成，而這兩過程是統(tǒng)一發(fā)展的。養(yǎng)護前期，主要是混凝土的塑性化過程，在此過程中，摻料中吸水性強的粘土礦物質(zhì)，主要是蒙脫石和高嶺石，遇水膨脹。不利于混凝土密實結(jié)構(gòu)的形成，導致塑性混凝土的強度降低。隨著時間的推移，塑化作用開始降低，固化作用開始加強。

二、塑性混凝土抗拉強度的影響因素

由于塑性混凝土中摻有膨潤土，其抗拉強度比普通混凝土要低。根據(jù)國內(nèi)外的研究，其抗拉強度一般為立方體抗壓強度的1/7~1/12。在防滲墻工程中，塑性混凝土的強度會隨著圍壓的增大而逐漸增大。塑性混凝土強度的增加使得防滲墻的安全性隨之增加。在工程中要求塑性混凝土具有較好的變形性能和防滲性能。同時，抗拉強度為滿足工程要求也不能過低。對影響塑性混凝土抗拉強度的因素進行研究，有利于為實際工程應(yīng)用提供一定指導。

(一)水膠比對塑性混凝土抗拉強度的影響

水膠比是影響塑性混凝土抗拉強度的主要因素。在骨料的性能一定的條件下，膠凝體與骨料之間的粘結(jié)程度越好，塑性混凝土的抗拉強度越高。影響膠凝體強度的主要因素是膠凝體的孔隙率和空隙的結(jié)構(gòu)特征，這些因素與混凝土的水膠比有著直接的關(guān)系。有SY-1、SY-2及SY-3的試驗數(shù)據(jù)可以看出，塑性混凝土的抗拉強度隨著水膠比的增大而減小。從表2中可以看出，28d的塑性混凝土的抗拉強度較7d的抗拉強度的增長幅度較大。

(二)水泥對塑性混凝土抗拉強度的影響

膠凝材料的抗拉強度影響著塑性混凝土的抗拉強度。從圖中可以直觀的看出，塑性混凝土的抗拉強度與水泥用量有著較好的線性相關(guān)關(guān)系。從強度增長的趨勢來看，28d齡期的混凝土和7d齡期的混凝土相比，其抗拉強度隨著水泥用量的增加趨勢更明顯。這是由于隨著齡期的增加，塑性混凝土中水泥的水化反應(yīng)充分進行，使得混凝土的強度有著較大增長。

(三)其他因素對塑性混凝土抗拉強度的影響

根據(jù)試驗結(jié)果可以看出養(yǎng)護齡期以及膨潤土的摻量都對塑性混凝土的抗拉強度有影響。養(yǎng)護齡期越長，膠凝體的強度逐漸增強，使得塑性混凝土的抗拉強度增強。而摻入膨潤土，主要是為了降低塑性混凝土的彈性模量。膨潤土的摻量越大，塑性混凝土的抗拉強度越低，所以，為了保證塑性混凝土有一定的強度，膨潤土的摻量要控制在合理的范圍內(nèi)。

三、塑性混凝土的抗?jié)B機理

塑性混凝土的密度隨著水泥的用量大幅度降低而降低。但是塑性混凝土仍然具有良好的抗?jié)B性能。對其抗?jié)B性能的機理進行分析，有以下幾點：

（1）水泥用量減少，但是水泥水化產(chǎn)物產(chǎn)生的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)粘結(jié)力絕大部分的土粒，能夠抵擋滲水作用，使得土粒不被帶走，發(fā)揮擋水作用；

（2）膨潤土顆粒通過正負電荷作用可以吸附大量的水分子。這一作用可以將塑性混凝土內(nèi)部的自由水分子變成化合水分子，從而使得混凝土內(nèi)部的過水面積減少；

五、塑性混凝土抗?jié)B性能的影響因素

利用滲水高度法進行塑性混凝土的抗?jié)B性能試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)相對滲透系數(shù)的計算式：

式中：

Kr―相對滲透系數(shù)，cm/h； α―塑性混凝土的吸水率；

Dm―平均滲水高度，cm；

T―恒壓保持時間，h；

H―水壓力，以水柱高度表示，cm；

獲得塑性混凝土的滲透系數(shù)。結(jié)果見表3。

表3塑性混凝土抗?jié)B性能試驗結(jié)果

(一)水膠比對塑性混凝土抗?jié)B性能的影響

塑性混凝土的水膠比是配合比設(shè)計中的一個重要指標。根據(jù)試驗研究，水膠比也是影響塑性混凝土抗?jié)B性能的主要因素之一。由圖1 可以看出，塑性混凝土的滲透系數(shù)隨著水膠比的增大而增大，塑性混凝土的抗?jié)B能力隨之降低，與普通混凝土的抗?jié)B能力變化規(guī)律相同。

圖1滲透系數(shù)與水膠比之間的關(guān)系

塑性混凝土的水膠比越大，在拌合過程中使用的水量越大。混凝土中的自由水隨著用水量的增加而增多。大量自由水的存在影響著塑性混凝土的硬化過程中形成的膠凝結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。膠凝結(jié)構(gòu)的連續(xù)性遭到破壞，引起塑性混凝土的抗?jié)B能力下降。同時，塑性混凝土的水膠比過大，自由水蒸發(fā)過后，造成塑性混凝土內(nèi)部的孔隙率增大。塑性混凝土的過滲能力因此而增大，其抗?jié)B性能顯著降低。

(二)水泥用量對塑性混凝土抗?jié)B性能的影響

水泥用量是影響混凝土抗?jié)B性能的一個主要因素。水泥水化、硬化的化學反應(yīng)式為：

或

即硅酸三鈣水化生成水化硅酸（C-S-H）和氫氧化鈣（CH）的過程。水化硅膠為小于1mm的膠體粒子。當氫氧化鈣結(jié)晶后，水化硅膠將在硅酸三鈣表面形成包裹層，并且隨著水化作用的繼續(xù)進行，水化產(chǎn)物層不斷增厚。水化產(chǎn)物層可以有效地減緩水分的擴散。

(三)外加劑對塑性混凝土抗?jié)B性能的影響

在塑性混凝土中添加適量的外加劑，可以有效改善塑性混凝土的性能。減水劑的親水基團吸附有大量的水分子。這些水分子將水泥顆粒包裹，形成一定厚度的水層。水層可以使得水泥顆粒之間的滑動性大大增強。水層的產(chǎn)生導致塑性混凝土中產(chǎn)生大量的獨立的微小氣泡。一方面，微小氣泡可以有效地阻止混凝土中固體顆粒的沉降以及水分的上升。另一方面，氣泡薄膜也起到了消耗水分、減少自由水的作用。

結(jié)語

本文對塑性混凝土的抗壓強度、抗拉強度、抗?jié)B性能等方面進行了滲入的探討。在本文中，針對水膠比、水泥用量、膨潤土摻量、外加劑用量等影響塑性混凝土力學性能和變形性能的主要因素，分析了其對塑性混凝土的各項性能的影響規(guī)律及作用機理。

參考文獻

[1]王飛.塑性混凝土工作性試驗研究[J].山西建筑.2011(20)

[2]萬娜.水庫土壩塑性混凝土防滲墻設(shè)計探討[J].科技與企業(yè).2011(06)

力學性能范文第4篇

關(guān)鍵詞 蝕坑； 銹蝕鋼筋； 力學性能； 應(yīng)力分布

中圖分類號TU59 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）96-0121-02

工程事故造成的危害是十分巨大的，不僅會造成財產(chǎn)的損失，更關(guān)系到生命的安全。近年來重大的工程事故時有發(fā)生，其嚴重的危害以及擴大的態(tài)勢也讓人們不得不給予關(guān)注。因為鋼筋一般在混凝土內(nèi)部進行埋設(shè)，所以對其銹蝕情況不容易進行把握，即使外觀良好的建筑，其內(nèi)部的鋼筋也可能已經(jīng)銹蝕得非常嚴重。正是由于存在這樣的安全隱患，鋼筋的銹蝕可能會給整個工程造成突然的破壞，給工程安全帶來極大的隱患。所以，很多學者就銹蝕鋼筋在力學性能方面的表現(xiàn)進行了研究和試驗，一般采用工程現(xiàn)場的銹蝕鋼筋或者是通過化學作用加速得來的銹蝕鋼筋，通過拉伸試驗對于銹蝕程度不同的鋼筋的試驗情況進行記錄和歸納，分析出不同銹蝕程度下的鋼筋在屈服強度、延伸率以及極限強度等方面的變化情況，其中，銹蝕的程度一般以銹蝕對于鋼筋在質(zhì)量以及面積方面的影響情況作為依據(jù)。

1 鋼筋的銹蝕情況分析

根據(jù)實際環(huán)境中對鋼筋的銹蝕情況的研究以及理論上的銹蝕原理，鋼筋的銹蝕情況一般都是先由一個銹蝕點出現(xiàn)蝕坑開始，再逐漸擴散發(fā)展的。鋼筋在蝕坑的作用下，坑點周圍的應(yīng)力會在受力的情況下出現(xiàn)集中的現(xiàn)象，造成鋼筋在受力能力方面的減弱。由此可見，鋼筋力學性能減弱的最主要原因在于存在于其表面的蝕坑，他的寬度和深度都會影響到鋼筋的力學性能。所以，進行蝕坑寬度和深度的研究，探討他們對力學性能的影響就顯得至關(guān)重要，對于理論建設(shè)以及實際的應(yīng)用都非常有價值。但是目前此類的研究還比較少，本文主要在理論的角度上針對蝕坑與鋼筋在力學方面的表現(xiàn)之間的關(guān)系進行分析，研究鋼筋應(yīng)力在蝕坑影響下的實際變化規(guī)律，為進一步的銹蝕鋼筋力學性能的研究和模擬實驗的進行提供一定的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。采用專業(yè)的測試儀器對銹蝕的鋼筋進行檢測，在得到的電位圖中可以看出，鋼筋表面的分布圖存在著許多尖點，并且尖點位置的鋼筋電位會出現(xiàn)明顯的降低，這就說明該位置的鋼筋表層有程度不同的銹蝕坑存在。

2 蝕坑對鋼筋力學性能的影響

2.1蝕坑對鋼筋屈服強度的影響

通過有限元計算軟件ANSYS可以對銹蝕鋼筋進行受力情況的研究，通過觀察可以看出，蝕坑的出現(xiàn)會導致應(yīng)力集中情況的出現(xiàn)，在蝕坑的附近，應(yīng)力的分布在一定范圍內(nèi)會出現(xiàn)明顯的改變。實驗表明，同未發(fā)生銹蝕的鋼筋相比，銹蝕鋼筋在屈服載荷的作用下應(yīng)力在軸向方向上會出現(xiàn)較大的波動。通過對于銹蝕程度不同的鋼筋在第一次達到屈服應(yīng)力時所受到的載荷進行分別的計算，能夠得到腐蝕程度不同的鋼筋在屈服時所受載荷的變化情況。鋼筋蝕坑的深度越大，那么使它達到屈服所需要的載荷就越低；在鋼筋蝕坑深度一致的情況下，蝕坑的寬度越大，導致鋼筋屈服的載荷也會有少量的增加，但是在寬度達到一定程度后，載荷就會保持相對的穩(wěn)定，可見，同蝕坑的深度相比寬度對于載荷的影響比較小。所以說蝕坑對于鋼筋力學性能的影響主要是由蝕坑的深度決定的，寬度的作用不大。

2.2 蝕坑對鋼筋應(yīng)力分布的影響

根據(jù)蝕坑深度的不同，能夠?qū)ζ鋺?yīng)力的實際分布情況進行計算。根據(jù)計算結(jié)果進行分析表明，在鋼筋蝕坑的深度情況較小的時候，鋼筋的應(yīng)力呈現(xiàn)比較均勻的分布狀態(tài)，但是伴隨著蝕坑深度的不斷增加，鋼筋所受的應(yīng)力分布漸漸變得不均，表現(xiàn)為蝕坑部位應(yīng)力的明顯增加，但是在距離蝕坑較遠的位置應(yīng)力則遠遠不能達到屈服的需求。可以看出，鋼筋表面蝕坑的深度越深，即使是鋼筋所受載荷比較低的情況下，蝕坑位置也會受到很大的應(yīng)力作用，致使鋼筋容易在蝕坑位置遭到破壞，雖然其他位置的應(yīng)力并不大。我們可以得到這樣的結(jié)論，如果鋼筋的表面出現(xiàn)比較深的蝕坑，那么就會對鋼筋的整個力學性能造成破壞和減弱，會進一步造成整個構(gòu)件性能的減弱.

2.3 蝕坑對不同直徑鋼筋力學性能的影響

通過以上的試驗，我們對直徑相同的鋼筋進行了表面不同深度的蝕坑對于力學性能影響的研究。但是在實際的使用中，鋼筋的種類是十分多的，舉例來說，一些應(yīng)力能力高的鋼絲、箍筋、鋼絲絞線等等所用到的都是直徑較小的鋼筋，實驗表明，這類橫截面積小的鋼筋一旦發(fā)生銹蝕，產(chǎn)生的力學性能弱化在整個結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)得最為嚴重。在實際的調(diào)查和辦公室實驗中都可以發(fā)現(xiàn)，工程結(jié)構(gòu)中箍筋產(chǎn)生銹蝕的嚴重程度一般都會高于縱向使用的鋼筋，這就造成鋼筋構(gòu)件的承載能力在抗剪性上的極大減弱，會導致構(gòu)件形態(tài)的變形甚至破壞。重要的例子就是位于柏林的德國議會大廈的倒塌，其原因就是因為預(yù)應(yīng)力水泥板中的鋼筋出現(xiàn)銹蝕造成的。所以，對于直徑較小的鋼筋也要進行以上的測量和計算，結(jié)果顯示，如果直徑為8mm的鋼筋出現(xiàn)深度為1mm的蝕坑，那么鋼筋在受到未銹蝕情況下67%左右的屈服載荷是就會屈服，相比之下，這個情況要小于直徑較大的鋼筋的實驗數(shù)據(jù)。所以，在鋼筋受到腐蝕的情況相同的情況下，橫截面較小的鋼筋的承載能力受到銹蝕影響產(chǎn)生的退化表現(xiàn)的更加顯著。

3 結(jié)論

通過以上的研究可以得出結(jié)論，同鋼筋蝕坑的寬度相比，蝕坑的深度是造成鋼筋強度減弱的主要因素，對鋼筋的力學性能影響很大。在鋼筋銹蝕程度相同的條件下，相對于直徑較大的銹蝕鋼筋，橫截面比較小的鋼筋的力學性能受到表面蝕坑的影響更加顯著。同時，在腐蝕程度不同的情況下進行鋼筋受力情況的分析，能夠得出蝕坑深度對于鋼筋屈服強度影響的變化規(guī)律，并對蝕坑對于鋼筋應(yīng)力的影響和分布規(guī)律進行了探討。通過研究，我們對蝕坑對于鋼筋力學性能的影響有了更多了解，根據(jù)數(shù)據(jù)，我們可以更科學的選用和使用鋼筋，這對于理論的建設(shè)和工程應(yīng)用都具有重要的意義。

參考文獻

[1]惠云玲，林志伸，李榮.銹蝕鋼筋性能試驗研究分析[J].工業(yè)建筑2011，27（6）：10-13.

力學性能范文第5篇

1實驗過程及數(shù)據(jù)

實驗所用原始材料是熱鍛后直徑為Φ150mm的兩相Ti－6Al－4V合金棒材，其標定化學成分如表1所示。從原始棒材截取45mm×45mm×200mm的板坯，分別在650，700和750℃下進行溫軋，總壓下量約92%，總應(yīng)變?yōu)?.6。在軋輥機上多道間歇加熱的槽紋軋輥上進行軋制。經(jīng)過每道軋輥時，板坯旋轉(zhuǎn)1/4圈，從而改變90°的軋制方向，最終，合金經(jīng)過水淬來保持高溫下的組織。沿長度方向取標距為25mm、直徑為Φ6.25mm的圓棒作為拉伸試樣。試樣經(jīng)過拋光后，用凱勒試劑腐蝕后進行金相觀察。采用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)測試顯微織構(gòu)，并通過TSLOIM6軟件采集分析晶粒取向數(shù)據(jù)。

2實驗結(jié)果及分析

2.1顯微組織演化

如圖1中Ti－6Al－4V合金的掃描電鏡下和光學顯微鏡下所示，原始材料中α相的平均晶粒尺寸為15μm。圖2為Ti－6Al－4V合金在650，700和750℃下，均勻累積應(yīng)變?yōu)?.6時的多道次溫軋后的合金微觀結(jié)構(gòu)。由圖2可見，與單一相結(jié)構(gòu)相比，初始微觀組織中包含(α+β)雙相結(jié)構(gòu)，在軋制過程中將獲得完全不同的結(jié)果。軋制后的層狀雙相板材試樣中，β幾乎不可見。不同軋制溫度下，可觀察到完整的β相碎片及其在α相中的均勻分布。650℃下，β相非常細小，且均勻分布在試樣的橫斷面上，如圖2a所示。隨著軋制溫度的升高，β相的尺寸呈單調(diào)遞增的趨勢，如圖2c和圖2e所示。為進一步觀察微觀組織演化過程，采用EBSD對材料不同成形階段的相組織進行分析，如圖3所示。由圖3a、圖3c和圖3e可分析出變形過程中沿邊界部分β相的分布情況。對比兩相比例不難發(fā)現(xiàn)，隨著成形溫度的不斷升高，β相所占比重逐漸降低，具體數(shù)據(jù)為650℃占16.9%，700℃占8.8%，750℃占2.2%。α鈦的平均晶粒尺寸在3種成形溫度下分別為0.25，0.36和0.53μm。IPF圖同時顯示，大部分α晶粒方向分布在{1011}軋向。

2.2織構(gòu)演變

不同成形條件下α相的織構(gòu)演變過程如圖4所示。在＜1010＞面沿軋制方向形成一定的絲織構(gòu)，且隨著成形溫度的升高，織構(gòu)強度逐漸降低。圖4中清晰地表現(xiàn)出650℃時大多數(shù)晶粒具有沿＜1010＞面的取向，但隨著成形溫度的不斷升高，一些晶粒會向＜2110＞方向旋轉(zhuǎn)。

2.3力學性能

圖5為Ti－6Al－4V在不同溫度下進行多道次溫軋所獲得的力學性能比較。由圖5可以得出，多道次溫軋可很大改善該種鈦合金的力學性能，最大的屈服強度為1191MPa。650℃、伸長率為10%時的抗拉強度為1299MPa。換言之，多道次溫軋時，在無任何塑性指標損失的情況下，抗拉強度提高了50%，屈服強度提高了47%。

3結(jié)論