路面材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能,主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先,强度是材料抵抗破坏的能力,通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。强度高的材料具有较好的抗破坏能力,适用于承受大外力的场合。例如,建筑结构中常使用高强度钢材,以保证结构的安全稳定。
其次,韧性是材料抵抗断裂的能力,也可以理解为材料的延展性。韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂,具有较好的抗震抗冲击能力。例如,汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料,以保护乘车人员的安全。
再次,硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力,通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。硬度高的材料具有较好的耐磨损性能,适用于制造耐磨损零部件。例如,机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后,塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力,通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工,适用于复杂零部件的制造。例如,塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料,以满足复杂形状的加工需求。
综上所述,材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标,对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标,不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料,以满足工程需求。因此,深入了解和掌握材料的力学性能,对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
路面材料力学性能
• 影响水硬性混合料强度和模量的因素有 结合料的含量和活性,集度的组成,拌 制均匀性和压实程度以及龄期。随着龄 期增长,水硬性混合料的强度和模量有 明显增大趋势,其中石灰稳定类的增长 速率高于水泥稳定类和水泥混凝土的增 长速率。
• 沥青路面的低温缩裂,高温推挤,水泥 混凝土的翘曲变形,胀曲与路面材料的 热学性能有关。
• 蠕变模量试验用于分析路面的车辙量, 而复数模量和回弹模量用于以弹性理论 为基础的路面结构分析。
• 沥青混合料的劲度除了主要受温度和加 荷时间影响外,还与沥青含量,沥青劲 度,集料数量,集料的类型,形状,结 构和级配,混合料的空隙率,侧移条件 等因素有关。
• 沥青混合料的抗剪强度可由三轴压缩试验获得, 并常用摩尔—库伦强度理论分析强度构成,用 于检验在较大水平力作用下,沥青面层是否会 因抗剪强度不足而出现推移等破坏。
路面材料力学性能
交通0804 庞振宇 13 汪志坚 15
路面材料
• 1.粒料
• 2.沥青混合料 • 3水硬性混合料
粒料
• 粒料是未经结合料处治的颗粒状材料, 如碎石,砾石,天然砂砾,炉渣等,常 用于修筑底基层和垫层。粒料的回弹模 量随主应力增大,侧限应力减小而下降, 随其密实度的增大与含水率的减小而增 加。粒料层在应力重复下的塑性应变, 在粒料级配良好且主应力较小时可渐趋 于稳定。
沥青混合料
• 沥青混合料的应力—应变与温度和荷载作用时 间有关。在低温时,沥青混合料呈现弹性,在 常温和高温时,则变为弹-黏性或弹-黏-塑性 体。沥青混合料在给定温度T和加荷时间t的应 力—应变特征用劲度表示即: •
路面材料力学性能的研究与应用
路面材料力学性能的研究与应用
引言:
路面材料是人们日常生活中不可或缺的一部分,它直接关系着
人们出行的舒适度和安全性。因此,探索和研究路面材料的力学
性能对于改善道路质量、提高交通流效率和降低交通事故率具有
重要意义。本文将介绍路面材料力学性能的研究与应用,探讨其
在道路工程中的重要性。
一、路面材料力学性能的研究
1. 路面材料的力学性质
路面材料的力学性质包括强度、刚度、变形性能等方面。强度
指材料抵御外部载荷作用下变形或破坏的能力;刚度是指材料在
外力作用下的变形量与外力的关系;变形性能是指材料在受力时
的侧向变形、纵向变形和损伤行为。对这些性质进行深入研究可
以为改善路面质量提供依据。
2. 路面材料测试方法
为了准确测量路面材料的力学性能,采用了许多测试方法,如
驱动试验、反射衰减率测量试验、刚性板弯曲试验等。通过这些
测试方法可以获得路面材料的强度、刚度和变形性能等重要参数,进一步指导道路工程的设计和施工。
3. 路面材料力学性能与环境因素的关系
路面材料的力学性能与环境因素之间存在紧密的关联。例如,
温度、湿度和紫外线辐射等因素会对路面材料的力学性质产生影响。因此,研究路面材料在不同环境条件下的力学性能变化规律,为适应不同地区的道路建设提供科学依据。
二、路面材料力学性能的应用
1. 路面设计
路面设计是基于材料力学性能的理论基础之上进行的。通过深
入研究路面材料的力学性能,结合交通流量、道路类型和环境因
素等信息,可以在保证道路安全和舒适性的前提下,合理选取路
面材料的类型和厚度。
2. 道路施工
路面材料的力学性能不仅影响着道路的使用寿命,还影响着施
矿渣水泥混凝土路面的力学性能试验研究
矿渣水泥混凝土路面的力学性能试验研究
一、研究背景
随着城市化进程的加快和交通运输的不断发展,路面建设成为城市建设的重要组成部分。为了满足不同交通工具的需求,路面材料的选择和施工质量都需要得到保障。矿渣水泥混凝土路面是一种新型的路面材料,具有耐久性好、抗裂性强、抗渗性好等优点,是目前国内外建设路面的重要材料之一。因此,对矿渣水泥混凝土路面的力学性能进行深入研究,对于路面建设的发展具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过试验研究矿渣水泥混凝土路面的力学性能,包括抗压强度、弯曲强度、抗拉强度等指标,以评估其在路面建设中的适用性和可靠性,为矿渣水泥混凝土路面的推广应用提供理论依据。
三、试验方案
1.试件制备
选取矿渣、水泥、细集料、粗集料进行试件制备。按照设计配合比进
行配合,控制水灰比、矿渣掺量、细集料掺量、粗集料掺量等参数。
2.试验方法
(1)抗压强度试验:按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能
试验方法标准》进行试验,测定试件抗压强度。
(2)弯曲强度试验:按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能
试验方法标准》进行试验,测定试件弯曲强度。
(3)抗拉强度试验:按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能
试验方法标准》进行试验,测定试件抗拉强度。
四、试验结果分析
1.抗压强度试验结果
对矿渣水泥混凝土试件进行抗压强度试验,按照设计配合比进行试验,结果如表1所示。
表1 抗压强度试验结果
试件编号抗压强度(MPa)
1 35.2
2 36.8
3 34.5
4 35.9
5 37.2
平均值35.9
路面力学基本概念
路面力学基本概念
路面力学基本概念
路面力学是研究路面结构和性能的一门科学,它主要涉及到路面材料
的特性、路面结构的设计和施工以及车辆与路面之间的相互作用等方面。本文将从以下几个方面详细介绍路面力学的基本概念。
一、路面材料的特性
1.1 路面材料的种类
根据不同的用途和要求,路面材料可以分为沥青混合料、水泥混凝土、碎石等多种类型。其中,沥青混合料是最常见的一种,其主要成分为
矿物骨料、沥青和填充剂。
1.2 路面材料的物理特性
路面材料有许多重要的物理特性,如密度、抗拉强度、压缩强度等。
这些特性对于确定路面结构设计和施工过程中所需用到的各种参数都
非常重要。
1.3 路面材料的化学特性
除了物理特性之外,化学特性也是衡量路面材料品质优劣的重要指标。例如,沥青混合料中所含有的沥青质量、沥青的黏度和软化点等指标
都会直接影响到路面的性能。
二、路面结构的设计和施工
2.1 路面结构的组成
路面结构一般由基层、底基层、底面层、粗碎石层、中间层和面层等
多个部分组成。每一部分都有其特定的功能和作用,对于路面性能的
提升都起着至关重要的作用。
2.2 路面结构设计原则
在进行路面结构设计时,需要考虑到多种因素,如交通流量、车辆类
型等。同时,还需要根据不同地区气候条件来确定适合该地区的路面
材料和结构类型。
2.3 路面施工过程
路面施工过程包括材料采购、设备调试、基础处理、材料铺设等多个
环节。在每个环节中,都需要严格遵守相关规定和标准,以确保施工质量符合要求。
三、车辆与路面之间的相互作用
3.1 车辆荷载对路面产生的影响
车辆荷载是影响路面性能最直接也最重要的因素之一。车辆经过路面时,会对路面产生压力和摩擦力,从而导致路面的变形和损坏。
2.1-2.2-路基路面材料的力学性质
2.2 土质路基的变形特性和强度指标
试验时采用逐级加载卸载法,每级增加 试验时采用逐级加载卸载法,每级增加0.04MPa,待卸载稳定 , 1min后读取回弹弯沉值,再加下一级荷载,回弹变形超过1mm时 后读取回弹弯沉值,再加下一级荷载,回弹变形超过 后读取回弹弯沉值 时 停止加载。按规定取 以内的测点用线性归纳法整理, 停止加载。按规定取=1mm以内的测点用线性归纳法整理,并取 以内的测点用线性归纳法整理 D=30cm(相当于BZZ-100)。则 (相当于 )。则 )。
弹性变形 总变形 塑性变形 回弹模量----可恢复变形,它部分反映了土的弹性性质。 回弹模量 可恢复变形,它部分反映了土的弹性性质。 可恢复变形 国内外一般均采用弹性理论分析方法来研究路基路面结构的受力 国内外一般均采用弹性理论分析方法来研究路基路面结构的受力 弹性理论 和变形关系。弹性模量即成为结构分析一项重要的参数。 和变形关系。弹性模量即成为结构分析一项重要的参数。 即成为结构分析一项重要的参数 原因: 原因: (1) 路基路面结构整体是在一定的允许变形范围内工作的,过量 路基路面结构整体是在一定的允许变形范围内工作的, 的变形对结构受力和使用功能都是不允许的。 的变形对结构受力和使用功能都是不允许的。 (2) 另外,路面材料的回弹变形的大小也与材料的疲劳损坏有很 另外, 大的关系-----直接影响路面耐久性 直接影响路面耐久性. 大的关系 直接影响路面耐久性 ----形变模量 形变模量
水泥混凝土路面的微观形貌和力学性能研究
水泥混凝土路面的微观形貌和力学性能研究
一、研究背景
水泥混凝土作为一种广泛应用的建筑材料,其在道路建设中扮演着重
要的角色。随着交通运输的发展,路面的质量和耐久性越来越受到人
们的关注。因此,对水泥混凝土路面的微观形貌和力学性能进行研究,对于提高路面质量和延长使用寿命具有重要意义。
二、水泥混凝土路面的微观形貌研究
1.扫描电子显微镜观察
通过扫描电子显微镜观察水泥混凝土路面的微观形貌,可以发现路面
表面存在着许多微小的孔洞和裂缝。这些孔洞和裂缝的大小和分布对
路面的性能有着重要的影响。同时,可以观察到路面表面有许多小颗
粒和纤维,这些颗粒和纤维的存在也会影响路面的性能。
2.原子力显微镜观察
原子力显微镜可以更加详细地观察到水泥混凝土路面的微观形貌。通
过原子力显微镜观察可以发现,路面表面存在着许多微小的颗粒和纤
维。同时,可以观察到路面表面有许多微小的麻点状凸起,这些凸起是由于水泥混凝土中的粘土和矿物物质在水泥水化反应中形成的。
三、水泥混凝土路面的力学性能研究
1.压缩强度测试
压缩强度是衡量水泥混凝土路面力学性能的重要指标之一。通过压缩强度测试可以得到水泥混凝土路面在受力时的承载能力。实验结果表明,水泥混凝土路面的压缩强度与路面中的石子和沙子的含量及大小有关,其中石子的质量占比越大,路面的压缩强度越高。
2.弯曲强度测试
弯曲强度是衡量水泥混凝土路面力学性能的另一重要指标。通过弯曲强度测试可以得到水泥混凝土路面在受力时的抗弯能力。实验结果表明,路面中的钢筋的含量和钢筋与水泥混凝土之间的黏着力对路面的弯曲强度有很大的影响,钢筋含量越高,路面的弯曲强度越大。
路面材料的力学性能
当今,落地式铣镗床发展的最大特点是 向高速 铣削发 展,均 为滑枕 式(无 镗轴)结 构,并 配备各 种不同 工艺性 能的铣 头附件 。该结 构的优 点是滑 枕的截 面大, 刚性好 ,行程 长,移 动速度 快,便 于安装 各种功 能附件 ,主要 是高速 镗、铣 头、两 坐标
• 常用的沥青混合料类型 沥青混凝土(AC) 抗滑磨耗层(AK) SMA OGFC抗滑磨耗层,多孔沥青路面(PAC)
2、应力-应变关系
• 沥青混合料是一种粘弹塑性材料,其应力 -应变关系受温度、时间等外界因素和沥 青含量、沥青性质、集料级配和集料性质 等自身因素的影响,所以与一般材料不同, 对沥青混合料的应力-应变关系,讨论其 蠕变特性
5、疲劳特性:与寿命有关,与荷载作用次数有关
6、耐久性:自然因素的影响,包括水的作用、水稳 定性、抗剥落特性、抗冻融特性(温度)、自然 老化、抗紫外线。
二、颗粒材料的工程性质
1 强度来源
2 应力应变关系
3 变形累积
4 泊松比
1、强度来源
强度来源
颗粒类材料由于无结合料的黏结,所以不 是一个整体,是一个结构层,但自身是松 散的。
• 疲劳寿命:指从开始加载至损坏时的荷载作用次数; 通常采用梁式试件测量,四点加荷法。所施加的应力 实际上就是破坏时的应力,成为疲劳强度。
• 疲劳极限:当荷载小于一定数值时,材料永远不会发 生疲劳损坏,这个数值曾经定义为10^7,目前已经不 行。对钢材,应力比0.5。
柔性及半柔性路面材料力学性能的有限元分析的开题报告
柔性及半柔性路面材料力学性能的有限元分析的开
题报告
一、选题背景及意义
随着人们对道路安全和舒适性的要求不断提高,柔性及半柔性路面
材料在公路建设中得到了广泛应用。柔性及半柔性路面材料能够有效地
分散路面荷载并减少车辆对路面的冲击,从而提高道路的使用寿命、减
少噪音和振动,改善行车安全和舒适性。
然而,随着车辆数目的增加、道路使用量的增加以及气候等因素的
影响,柔性及半柔性路面材料也会遭受各种扰动和损伤。因此,研究柔
性及半柔性路面材料的力学性能以及其对路面性能的影响,对优化道路
设计和维护具有重要的意义。
有限元分析技术是目前研究柔性及半柔性路面材料力学性能的主要
方法之一,它可以模拟路面受力的情况及其对路面的影响,为改善路面
性能提供理论依据。因此,本文将对柔性及半柔性路面材料力学性能的
有限元分析进行研究,探讨其在道路建设和维护中的作用和应用。
二、研究内容
本文将通过建立柔性及半柔性路面材料的有限元模型,分析不同条
件下路面材料的力学性能,包括路面的应力、应变、变形和破坏行为等。具体研究内容包括以下几个方面:
(1)建立柔性及半柔性路面材料的有限元模型;
(2)分析不同条件下路面材料的力学性能,包括材料刚度、变形、应力和应变;
(3)探究路面材料的破坏行为,包括材料的裂纹扩展路径、裂纹扩展速率等;
(4)分析不同路面材料结构的相互作用及不同路面结构对路面性能的影响。
三、研究方法及技术路线
本文将采用有限元分析方法进行研究,具体的技术路线包括以下步骤:
(1)搜集柔性及半柔性路面材料的材料性能数据,包括弹性模量、泊松比、剪切模量等;
沥青路面力学文献综述
沥青路面力学文献综述
摘要:沥青是我国主要的道路铺筑材料,沥青路面的力学性能影响着道路的使用和发展。因此本文对沥青路面力学进行综述,主要汇总了荷载形式和基层形式对沥青路面力学性能的影响,简述了相关研究方法、仿真模型和实验结论,并对今后的沥青路面结构力学发展进行了展望。
关键词:沥青路面;力学性能;荷载作用;基层形式。
0 前言
近些年我国对沥青路面结构力学也进行了大量的研究,现阶段的数值仿真方
法主要分为有限元方法和离散元法,其中有限元方法是目前研究和使用较多。任
俊达[1]就基于沥青路面足尺加速加载试验,就通过ABAQUS建立了典型半刚性基层的沥青路面力学三维粘弹有限元模型。多尺度力学试验与仿真分为宏观尺度和微
观尺度,这两种尺度可以从两个方向上共同论证试验的合理性。长寿命路面结构
也是我国比较热门的研究话题,主要对刚性、半刚性、柔性与复合式等路面结构
开展研究[2]。
沥青路面力学性能的研究是近些年比较热门的话题。有许多学者研究了这些
误差对沥青路面力学性能的影响。潘勤学[3]就对双模量理论和传统线弹性理论进
行了有限元分析,结果表明基于双模量理论与基于传统线弹性理论所得到的沥青
路面力学响应偏差明显。
本文通过沥青路面结构力学的荷载形式影响和环境因素影响进行总结。
1 荷载形式
荷载形式对沥青路面结构力学影响的研究主要分为非均布荷载作用和移动荷
载作用。实际中的车轮荷载呈非均布荷载形式,但是很多情况下,会将其视为均
布荷载以方便构建模型和计算。胡小弟等[4]通过试验证明了车辆轮胎与地面接触
形状更接近于矩形,超载时荷载分布形式呈现凹形分布的非均匀分布形式。层间
沥青路面材料的力学性能耐久度及质量控制
沥青路面材料的力学性能耐久度及质量控制沥青路面是一种常见的道路建设材料,具有良好的力学性能和耐久性。它由矿料(如石子、沙子等)和沥青混合而成,经过适当的加热和混合后,形成一种坚固、柔性的路面材料。沥青路面材料的力学性能、耐久度以及
质量控制对于保障道路的使用寿命和安全性至关重要。
首先,沥青路面材料的力学性能是指其在外力作用下的表现。力学性
能主要包括抗压强度、抗剪强度、弹性模量和塑性变形等指标。抗压强度
是指材料在承受垂直压力时的抵抗能力,主要取决于石子的强度和沥青的
粘合性能。抗剪强度是指材料在承受切割力时的抵抗能力,对于沥青路面
来说,主要是指沥青层的抗剪强度。弹性模量是指材料在应力作用下发生
弹性变形的能力,对于沥青路面来说,主要是指沥青层的弹性模量。塑性
变形是指材料在承受应力时发生的不可逆变形,对于沥青路面来说,主要
指沥青层在高温下的塑性变形。
其次,沥青路面材料的耐久度是指其在环境条件和交通荷载的作用下
能够长时间保持良好的使用性能。耐久度主要受到材料的老化、疲劳和变
形等因素的影响。老化是指沥青材料在长期暴露在太阳光、空气和水分的
作用下,发生物理、化学和结构变化的过程。疲劳是指材料在交通荷载的
作用下,反复承受应力变化而导致的损伤和破坏。变形是指沥青层在交通
荷载作用下的不可逆变形,它会导致路面的坑洞、裂缝和变形等问题。
最后,沥青路面材料的质量控制是保证路面工程质量的关键。质量控
制主要包括原材料的选择和测试、生产过程中的质量监管以及施工质量的
检验等方面。原材料的选择和测试是保证沥青路面材料性能的基础,包括
半柔性路面材料性能分析
半柔性路面材料性能分析
1. 引言
1.1 背景介绍
半柔性路面材料是指介于刚性路面和柔性路面之间的一种路面材料,具有一定的柔性和变形能力。在道路工程中,半柔性路面材料被广泛应用于高速公路、城市道路、机场跑道等各种类型的道路。相比传统的刚性路面和柔性路面,半柔性路面材料具有更好的承载能力、变形适应性和耐久性,能够有效减少路面产生的裂缝、坑洼等问题。
随着交通运输需求的不断增加和道路质量要求的提升,半柔性路面材料的研究和应用变得越来越重要。通过对半柔性路面材料的性能进行深入分析和研究,可以为道路施工和维护提供技术支持和指导,提高道路的运行安全性和舒适性,降低维护成本,延长道路使用寿命。
本文旨在对半柔性路面材料的性能进行分析,探讨其在道路工程中的应用领域和测试方法,总结分析当前研究现状,并展望未来的发展趋势,为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴。
1.2 研究目的
研究目的是通过对半柔性路面材料的性能进行详细分析,揭示其在道路工程中的重要作用和应用前景。我们的研究旨在为工程师和研究人员提供有关半柔性路面材料特性的深入了解,为他们在道路建设
和维护中的决策提供科学依据。通过研究半柔性路面材料的性能参数
和测试方法,我们可以为路面工程领域的发展提供新思路和技术支持。我们希望通过这项研究,能够推动半柔性路面材料的应用领域不断扩大,提高道路的耐久性和安全性,为社会交通发展做出贡献。
2. 正文
2.1 半柔性路面材料的定义和分类
半柔性路面材料是一种介于沥青混凝土和土路之间的特殊道路材料,具有一定的柔性和稳定性。根据其组成成分和结构形式的不同,
路面结构的力学分析
路面结构的力学分析
路面结构力学分析是指对路面结构进行力学研究,包括路面结构的受
力分析、变形分析、稳定性分析等,以评估路面结构的耐久性、安全性和
性能是否符合规范要求,为路面工程设计和施工提供科学依据。
静力分析是指在路面所受到的静态荷载作用下,通过解析或数值计算
方法求解路面结构的内力、应力和变形。其基本假设是路面是一个均匀连
续的弹性体,其材料力学性质服从线弹性理论。通过力学原理和边界条件,可以建立路面结构的受力方程,采用解析或数值方法求解。静力分析可以
确定路面结构的强度和稳定性,为路面结构的设计提供理论依据。
动力分析是指在路面所受到的动态荷载作用下,研究路面结构的振动
特性和动态响应。动力分析考虑路面结构的固有振动频率、模态形态、动
态力学性能等,以预测路面结构的动态响应和疲劳性能。动力分析通常采
用有限元法或响应谱法,根据实际荷载作用和路面结构的频率特性进行动
力计算,从而评估路面结构的抗震、抗风、舒适性等性能。
路面结构的变形分析是指研究路面所受到荷载作用下的变形情况,包
括垂直变形、平面位移和横向变形等。变形分析可以评估路面结构的变形
性能和稳定性,为路面结构设计提供变形控制和稳定性评价的依据。变形
分析通常采用非线性有限元法,考虑路面材料的非线性弹性和破坏性能,
以及荷载作用的时间依赖性,对路面结构的变形进行计算和分析。
路面结构的稳定性分析是指研究路面所受到负荷作用下的稳定性和破
坏机制。它包括静态稳定性分析和动态稳定性分析。静态稳定性分析用于
评估路面结构在静态荷载作用下的稳定性,主要考虑路面材料的强度、受
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性,包括弹性模量、
屈服强度、断裂强度等。这些性能对于材料的工程应用具有重要意义,影响着材料的可靠性和安全性。下面将从几个方面对材料的力学性能进行介绍。
首先,弹性模量是衡量材料刚度的重要指标。弹性模量越大,材料的刚度越高,它能够反映材料在受力时的变形能力。一般来说,金属材料的弹性模量较高,而塑料和橡胶等弹性体的弹性模量较低。弹性模量的大小直接影响着材料的应力应变关系,对于材料的设计和选用具有重要的指导意义。
其次,屈服强度是材料在受力过程中发生塑性变形的临界点。当材料受到外力
作用时,首先会出现线性弹性变形,当达到一定应力值时,材料会发生塑性变形,这个应力值就是屈服强度。屈服强度的大小决定了材料的抗塑性变形能力,也是衡量材料抗拉伸、抗压性能的重要参数。
另外,断裂强度是材料在受力过程中发生断裂的临界点。当材料受到外力作用时,当应力达到一定值时,材料会发生断裂。断裂强度是衡量材料抗断裂能力的重要参数,也是材料设计和选用的重要参考。
除了以上几个重要的力学性能参数外,材料的硬度、韧性、疲劳性能等也是影
响材料力学性能的重要因素。硬度是材料抵抗划痕和压痕的能力,韧性是材料抗冲击和断裂的能力,疲劳性能是材料在交变应力作用下的抗疲劳能力。这些性能参数综合影响着材料在不同工程应用中的使用性能。
总的来说,材料的力学性能直接关系着材料的可靠性和安全性,对于材料的设计、选用和应用具有重要的指导意义。因此,我们在工程实践中需要充分了解材料的力学性能参数,合理选择材料,确保工程的安全可靠。同时,也需要不断开展材料力学性能的研究,提高材料的性能,推动工程材料的发展和应用。
沥青路面材料的力学特性与温稳定性
第二节 沥青路面材料力学特性与温度特 性
一、沥青混合料强度特性 表征沥青混合料的力学强度参数有:抗压强度、抗剪强度和
抗拉(包括弯拉)强度。 沥青路面破坏:1)拉裂,2)滑移开始而逐渐扩展 1.抗剪强度
摩尔强度理论,材料的抗剪强度包括摩擦阻力和粘结力两部 分组成
★ 影响沥青混合料高温稳定性的因素和提 高其高温稳定性的措施:
第一节 概述
三、沥青路面的温度稳定性
1. 沥青路面的高温稳定性 2. 沥青路面的低温抗裂性 ★ 沥青路面在低温时:强度增大,但抗变形能力却因刚性增大而降低。 气温下降,特别是在急骤降温时,会在路面结构上产生温度梯度,路面 面层遇降温而收缩的趋势会受到其下部层次的约束在面层产生拉应力, 当拉应力超过沥青混凝土的强度,造成面层开裂。
(4)细料:细料(特别是矿粉)含量增多,有棱角的集料增多, 矿粉同沥青的吸附性好等因素,有助于提高粘结力。
混合料中的矿质粒料因有沥青涂敷,其摩阻力比纯粒料有 所下降。沥青含量越多,摩擦角下降越甚。集料级配良好、 富有棱角时,有助于增加摩擦角。
四、沥青路面的水稳性
沥青混凝土水稳性指标常采用浸水马歇尔、冻融劈裂试验和沥青与矿料 的粘附性试验。
沥青路面类型的选择 选择依据:1)道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等, 2)工程特点(施工季节、施工期限、基层状况等),3)材料供应 情况,4)施工机具、劳力和施工技术条件等。 选择原则:根据路面使用要求和施工条件,按技术经济原则综合 考虑。
工业固废磷石膏路面基层材料路用性能研究
第43卷第2期2024年2月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.2February,2024
工业固废磷石膏路面基层材料路用性能研究
宗㊀炜1,王远辉2,许㊀亮2,刘㊀成1,郑武西1
(1.湖北省交通规划设计院股份有限公司,武汉㊀430051;2.湖北省公路事业发展中心,武汉㊀430033)摘要:为促进磷石膏在公路工程中的规模化利用,本文通过基础力学试验㊁泡水膨胀试验㊁收缩试验㊁冻融循环试验㊁延迟成型试验以及低温自然养生试验对磷石膏路面基层材料的综合路用性能进行了系统化评估㊂结果表明:磷石膏路面基层材料的力学性能与普通水泥稳定碎石性能相当;磷石膏路面基层材料的28d 浸水累计膨胀率仅为0.086%,具有良好的浸水稳定性;干缩系数为116.64με/%,温缩系数为5.15με/ħ,冻融循环抗压强度比为81.13%,抗收缩性能和抗冻性能显著;试件的成型时间延迟和低温养生均对混合料强度产生不利影响,延迟4h 后强度下降了24%,5ħ养生条件下强度下降了33%㊂
关键词:磷石膏;路面基层材料;路用性能;无侧限抗压强度;资源利用中图分类号:U414㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)02-0766-08
Pavement Performance of Industrial Solid Waste Phosphogypsum Pavement Base Material
ZONG Wei 1,WANG Yuanhui 2,XU Liang 2,LIU Cheng 1,ZHENG Wuxi 1
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• 疲劳方程的离散性一般很大
疲劳方程
常见表达方式:
f
lg N
低应力为零
有高低应力比时的疲劳方程:
(1 R) lg N
f
低应力>0
Rc N
即便是基层、底基层等层次,虽然整体受力较小, 但局部接触应力可能很大,仍需要限制压碎值
过于密实碎可提高强度,但可能会牺牲水稳定性、 温度稳定性和抗冲刷能力,设计者应设法平衡强 度与稳定性之间的关系
形状可能会影响压碎值,所以采用测试压碎值的 集料的形状应符合要求。集料生产过程中的内部 裂纹会影响压碎值
2、三轴压缩状态下的应力-应变关系
• σ-ε关系与土的类似(P35,图4-1),见下 图,应变随荷载的增大而迅速增大。
• 同样,为应力偏量的函数。 • 在应力级位较小时,近似直线,E为常数。 • 与粒料的σ-ε关系有很大不同,凹向相反,
悬浮结构的粒料可能相似(如果细料类似土 的话),这反映了黏结型与嵌锁型的区别。
k为系数,k1=7.0-15.7,k2=0.46-0.64
由于σ1与σ3有关,所以模量还可以表示为:
Er f1 3 f2
荷载-弯沉关系
随着荷载(弯沉)的增大,模量在增加
P 破坏点 l
设计中的考虑
粒料模量的取值比较困难,因为E=F(应力, 棱角,纹理,密度),设计中无法考虑这 么详细
低应力为零:常用方式,沥青路面方式 低应力>零:水泥路面方式 低应力<零:双向加载方式,不常用
• 随着荷载作用次数的增加,材料的抗力(强度、 模量)在不断降低。
• 疲劳寿命与加荷方式、波形、频率等因素有关。 荷载级位越大,疲劳寿命越短;荷载级位越小, 疲劳寿命越长。当然还与材料自身的特性有关, 与黏结料的性质有关,与集料的性质也有关。 一般而言,影响弯拉强度的因素都将影响疲劳 特性。
级配要求
应满足一定的级配要求,可参见有关手册或规范
测试与计算 测试采用三轴试验
计算: tg
2、应力-应变关系
测定方法
三轴试验
应力-应变关系
ε
注意:该曲线与土的应力-应变曲线的区别
粒料的模量与 受力状态有关
Er k1 k2
θ为主应力之和
1 2 3 1 2 2 3 3
• 疲劳寿命:指从开始加载至损坏时的荷载作用次数; 通常采用梁式试件测量,四点加荷法。所施加的应力 实际上就是破坏时的应力,成为疲劳强度。
• 疲劳极限:当荷载小于一定数值时,材料永远不会发 生疲劳损坏,这个数值曾经定义为10^7,目前已经不 行。对钢材,应力比0.5。
加载波形有多种,典型的有三种:
Eg K E0
3、变形累积
与土的变形累计规律类似 当较小时,趋于缓慢稳定增加 当较大时,急剧增加 随增加,稳定的增加
4、泊松比
一般0.2-0.5,一般取0.25-0.35
三、稳定类材料
1、强度特性
• 强度来源:黏结力,内摩擦力 • 当采用黏结力、内摩擦力的概念时,总与剪切有关。实际
骨架-填充结构,见图:强度来自于摩擦力,抗剪 切强度有所提高;密度高,透水性差,可能是冻 敏的,取决于填充料;不耐冲刷。三渣多属于这 种结构。
悬浮结构,粗集料悬浮于细集料之中,见图:强 度取决于填充料;密度高,不透水,水敏,冻敏, 不耐冲刷
压碎值、性状 与透水性
压碎值取决于集料的强度和形状,压碎值不足的 危害是很大的,产生变形和强度问题
水泥稳定碎石:(7-28)*1000Mpa, μ=0.15-0.20
6、变形特性
累计永久变形忽略不计
7、疲劳特性
概念
• 疲劳是指材料在低于极限荷载的英里作用下发生破坏, 是重复荷载作用下微裂纹的扩展,重复荷载作用的大 小不可太大。疲劳反映了路面的寿命,反映了小吨位 荷载作用下的数千万次的重复作用,滴水穿石的效果。 疲劳设计是路面设计的重要概念,是路面设计的重要 特点。
第五章 路面材料的力学性能
引言 颗粒材料的工程性质
稳定类材料 沥青混合料 水泥混凝土 Miner定律-线性疲劳叠加率
一、 引 言
1、路面wenku.baidu.com料的类型
2、应力-应变特性:模量E,这是主要力学分析参数
3、强度特性:了解其自身的抗力,了解强度的来源
4、变形特性:变形能力,可恢复的和不可恢复的变 形,对平整度的影响
3、梁式弯拉状态下的应力-应变关系
梁式试件是半拉半压的受力状态,性质应 处于拉、压之间,所得模量略小于三轴
不反映侧限力的影响
应力-应变曲线与上图类似,但损坏区域更 明显,速度更快
4、影响因素
结合料的剂量和活性 龄期 集料的类型(土)
5、参考值域
水泥土:E=(0.7-7)*1000Mpa, μ=0.15-0.35
上,黏结力和内摩擦力提供了各种强度。 • 测试方法 • 三轴压缩试验,P45图5-2 • 梁式试件,4点加荷法,三分点加荷试验,P45图5-2 • 劈裂试验,间接拉伸试验,图 • 同样三种组成状态。由于是整体性材料,所以同样应注意
其水稳定性。细集料(结合料)含量越多,越容易冲刷。 在满足填充要求的前提下,应尽量减少细集料的用量。强 度不是唯一的标准。 • 级配一般采用骨架-填充结构
5、疲劳特性:与寿命有关,与荷载作用次数有关
6、耐久性:自然因素的影响,包括水的作用、水稳 定性、抗剥落特性、抗冻融特性(温度)、自然 老化、抗紫外线。
二、颗粒材料的工程性质
1 强度来源
2 应力应变关系
3 变形累积
4 泊松比
1、强度来源
强度来源
颗粒类材料由于无结合料的黏结,所以不 是一个整体,是一个结构层,但自身是松 散的。
不能承受拉应力的作用,可以受压或受剪 切。黏结力为零。
内磨檫力提供了抗剪切强度,但取决于粒 料的纹理、密实度、颗粒形状、级配等因 素
颗粒材料的几 种组成状态
骨架结构,不含或很少细料(<0.074)的状态, 见图:强度来源于接触部位的摩擦力,对集料强 度要求高;水稳定性好,透水性好,无冻敏