力学性能

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力学性能范文第1篇

关键词：集料磨耗值 冲击值压碎值坚固性 磨光值

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随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对高速公路的要求已由最初的“解决温饱”发展到现阶段的“高品质生活要求”，除了要求高速公路达到其方便、快捷等方面的基本要求外，安全问题已经成为人们对高等级公路的一个十分关注的方面。抗滑性是满足现代交通快速安全运行的基本条件，而路面所采用材料的抗滑、耐磨等方面是决定高速公路的客观安全问题的最主要的原因之一。研究表明，沥青路面表层的抗滑、耐磨能力的大小主要取决于沥青路面表层结构的宏观纹理（即表面构造深度）以及集料颗粒本身的微观纹理。集料的特性对沥青抗滑磨耗层的抗滑性能有重要影响。

相关调研结果发现，重庆地区分布最多的岩石是石灰岩；现在使用的所谓的花岗岩就是取自河流中的破碎砾石，其中含有花岗岩和其他一些岩石；砂岩的分布也比较少且岩层较薄，一般在20米左右，但是可以开采；没有发现玄武岩的存在。在待建的以及在建的1200多公里高速公路中，如强调采用玄武岩材料作为沥青路面抗滑表层的集料，则须从外地购买玄武岩，这样虽增强路面的抗滑耐磨性能，但是同时也造成了工程费用的大幅上升。针对以上情况，本文通过对重庆范围内有的石灰岩、破碎砾石和砂岩3种岩石进行集料的力学性能及耐磨性试验研究，并与玄武岩相比较，以分析其是否适用于重庆地区的在建、待建的高速公路的抗滑表层。

1材料性质

岩浆岩是由地壳运动岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度降低、冷凝而形成。沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。试验选用的破碎砾石是取自长江的鹅卵石破碎而成的，其中含有花岗岩和其他一些岩石，石灰岩和砂岩取自重庆武隆，玄武岩从江苏运来。

花岗岩[1]是岩浆岩的一种，是一种酸性的深层侵入岩，花岗石多呈肉红色、灰色和灰白色，性质均匀坚固，结构均匀，质地坚硬，在无构造断裂和风化微弱的情况下的力学强度很高。

石灰岩[1]是沉积岩的一种，简称灰岩。其矿物成分以方解石为主，另有少量的白云石和粘土矿物。常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色。由纯化学作用生成的石灰岩具有结晶结构，但晶粒极细。经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩。由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸。

砂岩[2]是沉积岩的一种，本试验使用的砂岩经过岩性鉴定为，此砂岩是鳞片粉砂结构，岩石由碎屑石英、云母、长石由水云母、绿泥石胶结组成。硅质砂岩的颜色浅，强度高，抗风化的能力强。

玄武岩[2]是岩浆岩的一种，由于岩浆喷出地表后迅速冷却凝固形成玄武岩,因此岩浆中所含气体未能充分从岩浆中排出,所以玄武岩常形成许多气孔，为基性岩类。灰黑至黑色，致密坚硬，性脆，强度高。

一般说来[3]，含强度高的矿物如石英、长石、角闪石、辉石及橄榄石等较多时，岩石强度就高，相反，含软弱矿物如云母、粘土矿物、滑石及绿泥石等较多时，强度就较低。花岗岩和玄武岩中长石的含量分别为49％和36％，从其矿物组成来看是属于强度较高的岩石；石灰岩中方解石含量为95％，在干燥情况下其抗压强度为152.9MPa，根据试验分析知道砂岩中的石英含量达到60％，其干燥抗压强度为117.2MPa，由此可知，花岗岩、砂岩石灰岩和玄武岩都具有较高的抗压强度。

2 试验方法

道路路面建筑[5]用粗集料的力学性质主要是压碎值和磨耗值，其次还有磨光值、道瑞磨耗值和冲击值，本次试验通过磨光值、磨耗值、压碎值、冲击值和坚固性来评定石灰岩、砂岩、破碎砾石和玄武岩的力学性质。

石料的磨耗值是评价石料抵抗摩擦、撞击和剪切等综合作用的性能指标。由于高速公路上车辆多、车速快，对路面面层材料的磨耗也增大，因此对石料磨耗值的评价是非常重要的，磨耗试验采用洛杉矶磨耗试验方法，选用B类粒度类别，按照《公路工程集料试验规程》[4]用T0317－2005试验方法对集料进行磨耗试验，为了更好的说明集料的耐磨性及作为高速公路表层材料的可行性，对集料分别进行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长的情况下路面的耐磨性能。

石料冲击值是评价石料抵抗冲击性能的能力。车辆在行驶过程中，除了与路面有磨耗之外，还对路面有冲击力的作用，车辆给路面的力直接与道路面层接触，然后通过面层向中面层、下面层及基层传递，而面层所受的力主要由面层中的粗集料来承受，因此，集料的抗冲击能力的强弱可以决定路面的服务能力和使用年限。冲击值试验按照《公路工程集料试验规程》中的T0322-2000试验方法测定材料的冲击值，本试验在规程规定的冲击次数的基础上，增加试验冲击次数，试验次数分别为15次、20次、25次和30次，通过增加对材料的冲击次数来评价材料抵抗外界冲击的能力。

石料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力，是评价石料抵抗压碎性能的指标。路面石料长期经受轮胎的摩擦、冲击、碾压等综合作用，集料的压碎值太大，在外力的作用下容易被压碎而产生车辙等路面破坏，按照《公路工程集料试验规程》中T0316-2005的试验要求在10分钟内荷载匀速加到400KN，为了更好的了解材料抵抗外界荷载的能力，本试验进行了400KN、450KN、500KN、550KN和600KN共5个荷载的试验，按照每分钟增加40KN的速度匀速加载达到设定荷载。

坚固性是指石料在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力，集料坚固性的好坏直接决定集料的耐久。由于路面石料长时间在外，经受风、雪、雨、温度等对石料的反复作用，而产生物理和化学反应，使得岩石产生风化，强度降低，减少了路面的使用年限。《公路工程集料试验规程》中T0314-2000的试验方法对集料只进行5次冻融循环，按照本试验的试验目的再对集料进行了15次反复冻融循环，每5次测定一个坚固性质量损失率，由此来检测集料抵抗外界环境作用的强弱。

作为道路面层的集料长期受到车轮的碾压和磨耗，时间长了就会把集料表面裹附的沥青层磨掉而露出集料来，这时路面的抗滑性能就靠集料提供的摩擦力来维持，集料的耐摩擦性好坏用集料的磨光值来表征，集料的磨光值越大说明集料越不容易被磨光，其抗滑性能就越好。本实验方法采用《公路工程集料试验规程》中T0321-2005的试验方法用粗砂和细砂对集料进行3次循环反复磨光，并测定每次循环磨光后的磨光值。

3 结果与讨论

3.1磨耗值试验

规范[6]规定，用于高速公路表面层的石料的磨耗值不大于28%，通过磨耗试验其结果见图1：

图1 磨耗值试验结果

经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.99以上，模型的拟合非常好。

石料的磨耗损失率：石灰岩>砂岩>破碎砾石，破碎砾石和玄武岩几乎相等，随着磨耗转数的增加，每种集料的磨光值与磨耗次数是成线性增长的，当磨耗转数达到1100转时，石灰岩的磨耗值为47.5％，砂岩的磨耗值为28.9％，花岗岩的磨耗值为19.26％，玄武岩的磨耗值为20.37％。

3.2冲击值试验

通过试验得出集料的冲击值随冲击次数增加的变化规律见图2，规范规定高等级公路集料的冲击值一般不大于28％。

图2冲击值试验结果

经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.99以上，模型拟合很好。冲击值增长率为石灰岩>砂岩> 破碎砾石>玄武岩，但是斜率的差异不大，而且在经过30次冲击后，石灰岩的冲击值24.27％，砂岩的冲击值为19.3％，花岗岩的冲击值为15.32％，玄武岩的冲击值为21.231％，都也没有超过28％。由此说明，石灰岩、砂岩和破碎砾石在增加了一倍冲击次数的情况下仍然符合作为高等级公路的表层材料对冲击值的要求。

3.3压碎值试验

按照规范要求，高等级公路面层石料压碎值不得大于26%，具体的试验结果见图3。

图3压碎值试验结果

经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.95以上，模型拟合很好。石灰岩的压碎值最大，在承受荷载达到600KN时，石灰岩的压碎值达到了26.45％，砂岩、花岗岩和玄武岩在荷载为600KN时都没有超过规范要求在400KN时的压碎值26％，这足以说明如果用石灰岩、砂岩和破碎砾石修建路面，即使在车辆超重的情况下，路面混合料中粗集料也不会有太多的被压碎，不会对路面结构有任何影响，满足高速公路抗滑表层材料的要求。

3.4 坚固性试验

规范规定应用于高速公路表面层中的石料的坚固性损失不得大于12％。按照试验规程中T0314-2000的试验方法可以得出石灰岩、砂岩和花岗岩在经过反复的20次冻融循环后集料的质量损失率，见图4。

图 4坚固性试验结果

根据图4利用一元线性回归得到的相关系数的平方都在0.9以上。根据《公路沥青路面施工技术规范》中对沥青混合料用粗集料质量技术要求可知，集料在经过5次反复冻融循环后集料损失率不得大于12％，从图4得知：石灰岩、砂岩和破碎砾石在经过5次方法冻融混合后的损失率都小于2％，在经过20次冻融循环后，破碎砾石的质量损失率仅为7.69％，石灰岩为12.79％，砂岩在15次冻融循环后的质量损失率为12.22％，比较试验所得的数据结果和规范的要求可知，石灰岩、砂岩和花岗岩的抗风化能力符合规范要求。

3.5磨光值试验

四种集料经过3次循环磨光后的磨光值见图5。

图5磨光值试验结果

试验按照试验规程的试验方法对集料进行3次反复磨光后的磨光值分别为，砂岩47.1，石灰岩45.1，花岗岩48.7，玄武岩61.8。利用一元线性回归对磨光值进行回归后的相关系数的平方都在0.97以上，模拟效果非常好。现行的规范中对用于高等级公路的集料在分别用粗砂和细砂经约3个小时的磨光后的磨光值在潮湿地区要求不小于42，在其他地区对集料磨光值要求更小，而试验所选集料在进行了3个循环的加强磨光后的磨光值都大于47；从试验所得数据可以看出这三种集料都可以用于高等级公路。

对以上图表曲线进行一次线性回归后计算出每种岩石的磨耗值为28％，磨光值42，冲击值28％，压碎值26％和坚固性12％时所经过的试验次数、荷载及循环次数；见表1

表1 达到规范要求值时规定试验次数与实际需要试验次数比较

4结论

综合以上试验结果可以得出结论:

就集料的力学性能而言，花岗岩>砂岩>石灰岩，其质量都符合高速公路表层沥青混合料用粗集料质量技术要求。

②从经济上来分析，在不考虑路面的早期损坏的情况下，如果使用玄武岩的路面的设计寿命为15年，那么花岗岩也能达到12年，砂岩能达到10年，石灰岩能达到7年，从外地运回玄武岩的费用一般为200-300元/平方米，按照料场离拌和站平均距离15Km计算，破碎砾石材料价格加上运输费一般在100元/平方米左右。石灰岩更便宜，材料费加上运输费一般在75元/平方米左右，只有玄武岩的2/5～1/3，如果用石灰岩做路面材料能使用7年，在7年之后把表面层刨去再铺一层也能达到15年的使用年限，再加上施工及沥青的费用也可以节省了不少。

③根据对重庆地区已建高速公路的调查发现，由于施工、路基、气候等方面的原因使路面还没有达到7年就开始修补，严重路段开挖重铺路面，因此在早期破坏比较严重的重庆，使用玄武岩和石灰岩作为表层材料从路用性能上说没有太大的差别。

力学性能范文第2篇

近年来随着经济社会的发展和人们生活水平的不断提高，使得社会对物质产品消费不断提高，从而促进了作为商品重要包装形式的瓦楞纸板行业迅速发展，瓦楞纸板的需求量十分巨大。商品在流通过程中，瓦楞纸板这类纸质包装材料受到流通环境温度、湿度制约，其力学性质和动力学特性也直接受到环境的影响[1]。所以要求产品包装必须满足流通运输环境要求，保证产品的安全可靠性。在实际的流通运输环境下，引起瓦楞纸板力学性能变化的影响因素很多,温度和湿度的变化影响尤其显著,直接影响到瓦楞纸板包装物品的安全性和使用时限。王俊丽、李广生、肖文娟、程小琴等[2-5]通过在不同的含水率条件下瓦楞纸板力学性能的测定，得出瓦楞纸板的力学性能随纸板含水率的增加而下降。DongMeiWang[6]等人在不同温度下，研究温度对纸蜂窝夹层板的含水率的影响，结果表明瓦楞纸板的含水率随着温度的升高而下降；随着温度的变化，瓦楞纸板的含水率发生了变化，最终影响到瓦楞纸板的力学性能。在实际运输过程中，瓦楞纸板的力学性能在不同温湿度环境下的变化比较显著,但目前对瓦楞纸板在模拟运输环境下力学性能的研究却鲜有报道。当前，瓦楞纸板的种类繁多,不同类型的瓦楞纸板会有不同的力学性能。三层UV型瓦楞纸板的需用量非常大，已在精细产品、中小型和高档包装领域逐渐扩展，特别是在一些精密仪表、中小型家电、玻璃陶瓷器皿、医药、干鲜果品、饮料及礼品等的包装上体现得尤为明显。为了更好的解决三层UV型瓦楞纸板实际使用过程中出现的问题，为企业提供更多实际可行的借鉴方案，很有必要的对三层UV型瓦楞纸板的力学性能进行深入研究。

2材料与方法

2.1材料与仪器

实验材料：三层UV型瓦楞纸板，A型，克重为180g/cm2，南宁新大海纸箱厂。实验仪器：17-76型抗压强度测试仪，美国TMI仪器制造公司；LP-80U型恒温恒湿实验试验箱，广东宏展科技有限公司。

2.2实验方法

选择在流通环境下比较常见的温湿度。一般在车厢里面或集装箱内的温度为10℃-50℃，湿度为30%-80%。结合实验室相关条件，相对湿度选取40%、50%、60%、70%、80%、90%，100%的7个水平。温度选取20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的7个水平。裁切100mm×25mm（长×高）的试样，试样采用GB/T22906.2-2008《纸芯的测定第2部分：试样的温湿处理》[7]进行试样温湿度处理。平压强度采用GB／T22906.9-2008《纸芯的测定第9部分：平压强度的测定》[8]；边压强度采用GB/T6546-1998《瓦楞纸板边压强度的测定法》[9]，粘合强度采用GB/T6548-2011，《瓦楞纸板粘合强度的测定》[10]。

3结果与讨论

3.1温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响

3.1.1温湿度对瓦楞纸板平压强度的影响

不同湿度条件下，随着温度升高，各条曲线呈上下波动趋势，波动值在20℃-30℃和40℃-50℃范围内变化不大，在30℃-40℃范围内的变化大，说明三层UV型瓦楞纸板平压强度在温度为30℃-40℃时的影响大；引起这一变化的原因是在30℃-40℃时，在各相对湿度下，瓦楞纸板内的纤维之间容易散失水分，瓦楞纸板的含水率不高，纸板纤维间的氢键力作用比较大。相对湿度为80%时的曲线波动最大，说明温度对相对湿度为80%时的影响是最大的；相对湿度为100%时的曲线波动最小，说明当相对湿度达到最大值时，在各个温度条件下瓦楞纸板内的含水率都非常高，平压强度在此湿度下随着温度的变化比较小。当相对湿度为40%，温度在35℃-45℃时，瓦楞纸板的平压强度达到最大值，这是因为纸板内纤维之间的水分含量比较低，纤维之间的作用力比较大。不同温度时，当瓦楞纸板的相对湿度增加到70%-80%，瓦楞纸板的平压强度下降明显加快。影响瓦楞纸板平压强度主要因素是纤维的作用力，纤维间水分的含量直接影响着纤维间的相互作用力，当环境相对湿度增加到70%后，纸板纤维润胀达到最大程度，纤维间的氢键就会被破坏，使瓦楞纸板的平压强度下降。

3.1.2温湿度对瓦楞纸板边压强度的影响

不同湿度条件下，随着温度升高，各条曲线呈上下波动趋势，波动值在20℃-30℃范围内，变化大，在30℃-50℃范围内，波动值小。说明三层UV型瓦楞纸板边压强度在低温时容易受到温度变化的影响；引起这一变化的原因是当温度升高到25℃左右时，纸板纤维之间的作用力变小造成的；相对湿度为90%和100%时的曲线波动最大，说明在高湿度环境下，瓦楞纸板内随着温度的升高水分散失严重；从图可看出边压强度最大值范围出现在相对湿度为40%温度在35℃-45℃之间，这是因为在低湿高温的环境下，纸板内的水分含量低，水分对纸板结构力学造成的影响比较小，所以纸板结构力比较大。边压强度随着相对湿度的增大不断地变小。不同温度时，当瓦楞纸板湿度增加到80%，瓦楞纸板的边压强度下降更快，说明当瓦楞纸板的湿度到达80%以上时，瓦楞纸板的平压强度受湿度的影响加大，若湿度继续增加，瓦楞纸板就可能失效，在运输中就丧失了作为运输包装的保护产品的功能。

3.1.3温湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响

不同湿度条件下，随着温度升高，各条曲线呈上下波动趋势，波动值在30℃-40℃范围内，变化比较大，说明三层UV型瓦楞纸板粘合强度对高温的影响是比较明显的，粘合强度主要的影响因素是粘合剂，在此温度范围内，水分的散失比较慢，导致粘合剂的含水量大，降低了粘合剂的粘合力。从图3还可以看出，随着湿度的增大，粘合强度都在不断下降。粘合强度的最大值范围出现在相对湿度40%，温度为40℃-50℃时，在高温低湿环境下，粘合剂的含水量比较少，粘合剂的粘合力比较大。当相对湿度大于70%时，三层UV型瓦楞纸板的粘合强度下降速率非常大，可能由于相对湿度大于70%时，水分增加较快，瓦楞纸板的粘合剂开始慢慢变软，粘合剂的粘合力不断下降，使得瓦楞纸板的粘合强度下降的速率变大。综合图1-图3所示，在温度为35℃-45℃的运输条件下，当相对湿度为40%时，三层UV型瓦楞纸板的三种力达到相对的最大值，在此条件下最适合物品的运输，可以更好的保护产品。对三层UV型瓦楞纸板力学性能影响比较大的是相对湿度，温度次之。

4结论

力学性能范文第3篇

关键词：防渗墙；塑性混凝土力学性能；抗渗性能

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、塑性混凝土抗压性能的影响因素

抗压性能是衡量塑性混凝土力学性能的重要指标。材料的种类以及用量、试验条件等，都对混凝土的抗压强度有影响。本次抗压试验，对塑性混凝土进行抗压性能的研究，探索不同因素对混凝土的抗压性能的影响规律。对试件进行抗压性能试验，并对试验结果进行对比分析。试验结果见表1。

表1抗压强度试验结果

(一)水胶比对塑性混凝土抗压性能的影响

性混凝土的抗压强度与水胶比的关系规律同普通混凝土相同，即混凝土的抗压强度随着水胶比的增大而减小。水胶比是影响混凝土抗压强度的主要因素。塑性混凝土的抗压性能随着水胶比的增大而降低的机理：随着混凝土的水胶比的增大，除去用于水化反应，混凝土中的自由水含量增大。在混凝土的硬化过程中，自由水蒸发，混凝土内部不断形成空隙，造成混凝土的缺陷增多，使得塑性混凝土的抗压性能受到影响。通过分析试验结果，可以得知，塑性混凝土的抗压强度与水胶比呈线性关系。对试验结果进行线性回归分析，得出塑性混凝土7d龄期、28d龄期的抗压强度与水胶比之间的关系式。

(二)水泥对塑性混凝土抗压强度的影响

根据试验结果，水泥的用量越大，塑性混凝土的抗压强度越大。由下图可以看出，随着水泥用量的增大,塑性混凝土的7d龄期的抗压强度和28d龄期的抗压强度增大。混凝土的强度的增长趋势随着混凝土龄期的增长愈发明显。这是由于水泥用量的增加，使得胶体的强度得到提高，从而增加了塑性混凝土的抗压强度。其原因是由于水泥为水硬性胶凝材料，即水泥遇水后，会发生水化反应，形成C-S-H等化学物质，从而形成硬化浆体。。

(三)养护龄期对塑性混凝土抗压强度的影响

根据试验结果可以看出，随着养护龄期的增加，塑性混凝土的抗压强度有这明显的增加。根据朱冠美的研究，塑性混凝土的凝结硬化过程是主要由塑化和固化两个过程组成，而这两过程是统一发展的。养护前期，主要是混凝土的塑性化过程，在此过程中，掺料中吸水性强的粘土矿物质，主要是蒙脱石和高岭石，遇水膨胀。不利于混凝土密实结构的形成，导致塑性混凝土的强度降低。随着时间的推移，塑化作用开始降低，固化作用开始加强。

二、塑性混凝土抗拉强度的影响因素

由于塑性混凝土中掺有膨润土，其抗拉强度比普通混凝土要低。根据国内外的研究，其抗拉强度一般为立方体抗压强度的1/7~1/12。在防渗墙工程中，塑性混凝土的强度会随着围压的增大而逐渐增大。塑性混凝土强度的增加使得防渗墙的安全性随之增加。在工程中要求塑性混凝土具有较好的变形性能和防渗性能。同时，抗拉强度为满足工程要求也不能过低。对影响塑性混凝土抗拉强度的因素进行研究，有利于为实际工程应用提供一定指导。

(一)水胶比对塑性混凝土抗拉强度的影响

水胶比是影响塑性混凝土抗拉强度的主要因素。在骨料的性能一定的条件下，胶凝体与骨料之间的粘结程度越好，塑性混凝土的抗拉强度越高。影响胶凝体强度的主要因素是胶凝体的孔隙率和空隙的结构特征，这些因素与混凝土的水胶比有着直接的关系。有SY-1、SY-2及SY-3的试验数据可以看出，塑性混凝土的抗拉强度随着水胶比的增大而减小。从表2中可以看出，28d的塑性混凝土的抗拉强度较7d的抗拉强度的增长幅度较大。

(二)水泥对塑性混凝土抗拉强度的影响

胶凝材料的抗拉强度影响着塑性混凝土的抗拉强度。从图中可以直观的看出，塑性混凝土的抗拉强度与水泥用量有着较好的线性相关关系。从强度增长的趋势来看，28d龄期的混凝土和7d龄期的混凝土相比，其抗拉强度随着水泥用量的增加趋势更明显。这是由于随着龄期的增加，塑性混凝土中水泥的水化反应充分进行，使得混凝土的强度有着较大增长。

(三)其他因素对塑性混凝土抗拉强度的影响

根据试验结果可以看出养护龄期以及膨润土的掺量都对塑性混凝土的抗拉强度有影响。养护龄期越长，胶凝体的强度逐渐增强，使得塑性混凝土的抗拉强度增强。而掺入膨润土，主要是为了降低塑性混凝土的弹性模量。膨润土的掺量越大，塑性混凝土的抗拉强度越低，所以，为了保证塑性混凝土有一定的强度，膨润土的掺量要控制在合理的范围内。

三、塑性混凝土的抗渗机理

塑性混凝土的密度随着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渗性能。对其抗渗性能的机理进行分析，有以下几点：

（1）水泥用量减少，但是水泥水化产物产生的网状结构粘结力绝大部分的土粒，能够抵挡渗水作用，使得土粒不被带走，发挥挡水作用；

（2）膨润土颗粒通过正负电荷作用可以吸附大量的水分子。这一作用可以将塑性混凝土内部的自由水分子变成化合水分子，从而使得混凝土内部的过水面积减少；

五、塑性混凝土抗渗性能的影响因素

利用渗水高度法进行塑性混凝土的抗渗性能试验，记录试验数据，根据相对渗透系数的计算式：

式中：

Kr―相对渗透系数，cm/h； α―塑性混凝土的吸水率；

Dm―平均渗水高度，cm；

T―恒压保持时间，h；

H―水压力，以水柱高度表示，cm；

获得塑性混凝土的渗透系数。结果见表3。

表3塑性混凝土抗渗性能试验结果

(一)水胶比对塑性混凝土抗渗性能的影响

塑性混凝土的水胶比是配合比设计中的一个重要指标。根据试验研究，水胶比也是影响塑性混凝土抗渗性能的主要因素之一。由图1 可以看出，塑性混凝土的渗透系数随着水胶比的增大而增大，塑性混凝土的抗渗能力随之降低，与普通混凝土的抗渗能力变化规律相同。

图1渗透系数与水胶比之间的关系

塑性混凝土的水胶比越大，在拌合过程中使用的水量越大。混凝土中的自由水随着用水量的增加而增多。大量自由水的存在影响着塑性混凝土的硬化过程中形成的胶凝结构的连续性。胶凝结构的连续性遭到破坏，引起塑性混凝土的抗渗能力下降。同时，塑性混凝土的水胶比过大，自由水蒸发过后，造成塑性混凝土内部的孔隙率增大。塑性混凝土的过渗能力因此而增大，其抗渗性能显著降低。

(二)水泥用量对塑性混凝土抗渗性能的影响

水泥用量是影响混凝土抗渗性能的一个主要因素。水泥水化、硬化的化学反应式为：

或

即硅酸三钙水化生成水化硅酸（C-S-H）和氢氧化钙（CH）的过程。水化硅胶为小于1mm的胶体粒子。当氢氧化钙结晶后，水化硅胶将在硅酸三钙表面形成包裹层，并且随着水化作用的继续进行，水化产物层不断增厚。水化产物层可以有效地减缓水分的扩散。

(三)外加剂对塑性混凝土抗渗性能的影响

在塑性混凝土中添加适量的外加剂，可以有效改善塑性混凝土的性能。减水剂的亲水基团吸附有大量的水分子。这些水分子将水泥颗粒包裹，形成一定厚度的水层。水层可以使得水泥颗粒之间的滑动性大大增强。水层的产生导致塑性混凝土中产生大量的独立的微小气泡。一方面，微小气泡可以有效地阻止混凝土中固体颗粒的沉降以及水分的上升。另一方面，气泡薄膜也起到了消耗水分、减少自由水的作用。

结语

本文对塑性混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗渗性能等方面进行了渗入的探讨。在本文中，针对水胶比、水泥用量、膨润土掺量、外加剂用量等影响塑性混凝土力学性能和变形性能的主要因素，分析了其对塑性混凝土的各项性能的影响规律及作用机理。

参考文献

[1]王飞.塑性混凝土工作性试验研究[J].山西建筑.2011(20)

[2]万娜.水库土坝塑性混凝土防渗墙设计探讨[J].科技与企业.2011(06)

力学性能范文第4篇

关键词 蚀坑； 锈蚀钢筋； 力学性能； 应力分布

中图分类号TU59 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0121-02

工程事故造成的危害是十分巨大的，不仅会造成财产的损失，更关系到生命的安全。近年来重大的工程事故时有发生，其严重的危害以及扩大的态势也让人们不得不给予关注。因为钢筋一般在混凝土内部进行埋设，所以对其锈蚀情况不容易进行把握，即使外观良好的建筑，其内部的钢筋也可能已经锈蚀得非常严重。正是由于存在这样的安全隐患，钢筋的锈蚀可能会给整个工程造成突然的破坏，给工程安全带来极大的隐患。所以，很多学者就锈蚀钢筋在力学性能方面的表现进行了研究和试验，一般采用工程现场的锈蚀钢筋或者是通过化学作用加速得来的锈蚀钢筋，通过拉伸试验对于锈蚀程度不同的钢筋的试验情况进行记录和归纳，分析出不同锈蚀程度下的钢筋在屈服强度、延伸率以及极限强度等方面的变化情况，其中，锈蚀的程度一般以锈蚀对于钢筋在质量以及面积方面的影响情况作为依据。

1 钢筋的锈蚀情况分析

根据实际环境中对钢筋的锈蚀情况的研究以及理论上的锈蚀原理，钢筋的锈蚀情况一般都是先由一个锈蚀点出现蚀坑开始，再逐渐扩散发展的。钢筋在蚀坑的作用下，坑点周围的应力会在受力的情况下出现集中的现象，造成钢筋在受力能力方面的减弱。由此可见，钢筋力学性能减弱的最主要原因在于存在于其表面的蚀坑，他的宽度和深度都会影响到钢筋的力学性能。所以，进行蚀坑宽度和深度的研究，探讨他们对力学性能的影响就显得至关重要，对于理论建设以及实际的应用都非常有价值。但是目前此类的研究还比较少，本文主要在理论的角度上针对蚀坑与钢筋在力学方面的表现之间的关系进行分析，研究钢筋应力在蚀坑影响下的实际变化规律，为进一步的锈蚀钢筋力学性能的研究和模拟实验的进行提供一定的理论基础和数据支持。采用专业的测试仪器对锈蚀的钢筋进行检测，在得到的电位图中可以看出，钢筋表面的分布图存在着许多尖点，并且尖点位置的钢筋电位会出现明显的降低，这就说明该位置的钢筋表层有程度不同的锈蚀坑存在。

2 蚀坑对钢筋力学性能的影响

2.1蚀坑对钢筋屈服强度的影响

通过有限元计算软件ANSYS可以对锈蚀钢筋进行受力情况的研究，通过观察可以看出，蚀坑的出现会导致应力集中情况的出现，在蚀坑的附近，应力的分布在一定范围内会出现明显的改变。实验表明，同未发生锈蚀的钢筋相比，锈蚀钢筋在屈服载荷的作用下应力在轴向方向上会出现较大的波动。通过对于锈蚀程度不同的钢筋在第一次达到屈服应力时所受到的载荷进行分别的计算，能够得到腐蚀程度不同的钢筋在屈服时所受载荷的变化情况。钢筋蚀坑的深度越大，那么使它达到屈服所需要的载荷就越低；在钢筋蚀坑深度一致的情况下，蚀坑的宽度越大，导致钢筋屈服的载荷也会有少量的增加，但是在宽度达到一定程度后，载荷就会保持相对的稳定，可见，同蚀坑的深度相比宽度对于载荷的影响比较小。所以说蚀坑对于钢筋力学性能的影响主要是由蚀坑的深度决定的，宽度的作用不大。

2.2 蚀坑对钢筋应力分布的影响

根据蚀坑深度的不同，能够对其应力的实际分布情况进行计算。根据计算结果进行分析表明，在钢筋蚀坑的深度情况较小的时候，钢筋的应力呈现比较均匀的分布状态，但是伴随着蚀坑深度的不断增加，钢筋所受的应力分布渐渐变得不均，表现为蚀坑部位应力的明显增加，但是在距离蚀坑较远的位置应力则远远不能达到屈服的需求。可以看出，钢筋表面蚀坑的深度越深，即使是钢筋所受载荷比较低的情况下，蚀坑位置也会受到很大的应力作用，致使钢筋容易在蚀坑位置遭到破坏，虽然其他位置的应力并不大。我们可以得到这样的结论，如果钢筋的表面出现比较深的蚀坑，那么就会对钢筋的整个力学性能造成破坏和减弱，会进一步造成整个构件性能的减弱.

2.3 蚀坑对不同直径钢筋力学性能的影响

通过以上的试验，我们对直径相同的钢筋进行了表面不同深度的蚀坑对于力学性能影响的研究。但是在实际的使用中，钢筋的种类是十分多的，举例来说，一些应力能力高的钢丝、箍筋、钢丝绞线等等所用到的都是直径较小的钢筋，实验表明，这类横截面积小的钢筋一旦发生锈蚀，产生的力学性能弱化在整个结构中表现得最为严重。在实际的调查和办公室实验中都可以发现，工程结构中箍筋产生锈蚀的严重程度一般都会高于纵向使用的钢筋，这就造成钢筋构件的承载能力在抗剪性上的极大减弱，会导致构件形态的变形甚至破坏。重要的例子就是位于柏林的德国议会大厦的倒塌，其原因就是因为预应力水泥板中的钢筋出现锈蚀造成的。所以，对于直径较小的钢筋也要进行以上的测量和计算，结果显示，如果直径为8mm的钢筋出现深度为1mm的蚀坑，那么钢筋在受到未锈蚀情况下67%左右的屈服载荷是就会屈服，相比之下，这个情况要小于直径较大的钢筋的实验数据。所以，在钢筋受到腐蚀的情况相同的情况下，横截面较小的钢筋的承载能力受到锈蚀影响产生的退化表现的更加显著。

3 结论

通过以上的研究可以得出结论，同钢筋蚀坑的宽度相比，蚀坑的深度是造成钢筋强度减弱的主要因素，对钢筋的力学性能影响很大。在钢筋锈蚀程度相同的条件下，相对于直径较大的锈蚀钢筋，横截面比较小的钢筋的力学性能受到表面蚀坑的影响更加显著。同时，在腐蚀程度不同的情况下进行钢筋受力情况的分析，能够得出蚀坑深度对于钢筋屈服强度影响的变化规律，并对蚀坑对于钢筋应力的影响和分布规律进行了探讨。通过研究，我们对蚀坑对于钢筋力学性能的影响有了更多了解，根据数据，我们可以更科学的选用和使用钢筋，这对于理论的建设和工程应用都具有重要的意义。

参考文献

[1]惠云玲，林志伸，李荣.锈蚀钢筋性能试验研究分析[J].工业建筑2011，27（6）：10-13.

力学性能范文第5篇

1实验过程及数据

实验所用原始材料是热锻后直径为Φ150mm的两相Ti－6Al－4V合金棒材，其标定化学成分如表1所示。从原始棒材截取45mm×45mm×200mm的板坯，分别在650，700和750℃下进行温轧，总压下量约92%，总应变为2.6。在轧辊机上多道间歇加热的槽纹轧辊上进行轧制。经过每道轧辊时，板坯旋转1/4圈，从而改变90°的轧制方向，最终，合金经过水淬来保持高温下的组织。沿长度方向取标距为25mm、直径为Φ6.25mm的圆棒作为拉伸试样。试样经过抛光后，用凯勒试剂腐蚀后进行金相观察。采用电子背散射衍射(EBSD)技术测试显微织构，并通过TSLOIM6软件采集分析晶粒取向数据。

2实验结果及分析

2.1显微组织演化

如图1中Ti－6Al－4V合金的扫描电镜下和光学显微镜下所示，原始材料中α相的平均晶粒尺寸为15μm。图2为Ti－6Al－4V合金在650，700和750℃下，均匀累积应变为2.6时的多道次温轧后的合金微观结构。由图2可见，与单一相结构相比，初始微观组织中包含(α+β)双相结构，在轧制过程中将获得完全不同的结果。轧制后的层状双相板材试样中，β几乎不可见。不同轧制温度下，可观察到完整的β相碎片及其在α相中的均匀分布。650℃下，β相非常细小，且均匀分布在试样的横断面上，如图2a所示。随着轧制温度的升高，β相的尺寸呈单调递增的趋势，如图2c和图2e所示。为进一步观察微观组织演化过程，采用EBSD对材料不同成形阶段的相组织进行分析，如图3所示。由图3a、图3c和图3e可分析出变形过程中沿边界部分β相的分布情况。对比两相比例不难发现，随着成形温度的不断升高，β相所占比重逐渐降低，具体数据为650℃占16.9%，700℃占8.8%，750℃占2.2%。α钛的平均晶粒尺寸在3种成形温度下分别为0.25，0.36和0.53μm。IPF图同时显示，大部分α晶粒方向分布在{1011}轧向。

2.2织构演变

不同成形条件下α相的织构演变过程如图4所示。在＜1010＞面沿轧制方向形成一定的丝织构，且随着成形温度的升高，织构强度逐渐降低。图4中清晰地表现出650℃时大多数晶粒具有沿＜1010＞面的取向，但随着成形温度的不断升高，一些晶粒会向＜2110＞方向旋转。

2.3力学性能

图5为Ti－6Al－4V在不同温度下进行多道次温轧所获得的力学性能比较。由图5可以得出，多道次温轧可很大改善该种钛合金的力学性能，最大的屈服强度为1191MPa。650℃、伸长率为10%时的抗拉强度为1299MPa。换言之，多道次温轧时，在无任何塑性指标损失的情况下，抗拉强度提高了50%，屈服强度提高了47%。

3结论