CN110220803A - 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式 - Google Patents

考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式 Download PDF

Info

Publication number
CN110220803A
CN110220803A CN201910642381.6A CN201910642381A CN110220803A CN 110220803 A CN110220803 A CN 110220803A CN 201910642381 A CN201910642381 A CN 201910642381A CN 110220803 A CN110220803 A CN 110220803A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bending
test
tensile strength
tension
cement stabilized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910642381.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘宏富
杨新宇
郑健龙
吕松涛
黄拓
龚湘兵
杨毅
杨晨熙
夏诚东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN201910642381.6A priority Critical patent/CN110220803A/zh
Publication of CN110220803A publication Critical patent/CN110220803A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式，具体包括以下步骤：依据试验要求制备试件，进行弯曲强度试验，计算考虑剪切作用影响的抗弯拉模量，计算考虑拉压模量差异的抗弯拉强度。该方式在传统水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式的基础上，将考虑剪切作用影响的水泥稳定碎石抗弯拉模量和考虑拉压区域模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度纳入其中，既降低了试验的要求，便于操作，又提高了试验结果的精度和可靠度，使之更具科学性。本发明对水泥稳定碎石的强度研究具有促进作用。

Description

考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式。
背景技术
如何选择水泥稳定类基层材料的强度表征指标一直是道路工程结构设计的重要一环。强度测试方式主要有无侧限抗压试验、直接拉伸试验、间接拉伸试验和弯曲试验，用以评价材料的压，拉，弯性能。但是有人发现半刚性材料存在拉压强度差异性，抗拉强度远远低于抗压强度，是材料的薄弱环节；有人发现直接拉伸试验试验过程困难，试件难于对中，甚至出现偏心受拉，间接拉伸试验精度较低；有人对水泥稳定碎石基层开裂机理进行探讨，发现基层底面出现的弯拉应力和应变是引起水泥稳定碎石基层开裂的主要原因。因此，选取抗弯拉强度作为表征指标较为合适。
针对上述问题，现有路面设计规范中规定对高等级公路路面应进行弯拉应力检验，并提供了材料抗弯拉强度的测试方式。对于半刚性基层材料，可通过对梁式试件以三分点加载方式施加荷载，也就是进行弯曲强度试验，来得到抗弯拉强度和抗弯曲模量。但是传统抗弯拉强度测试方式在计算抗弯拉强度时未考虑到拉压区域模量差异，计算抗弯拉模量时忽略剪切作用影响的假设条件又较为严苛。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在从拉压模量差异的角度来提高抗弯拉强度试验结果的精度和可靠度，并提供一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式。
本发明提供的一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式，具体包括以下步骤：
步骤一：制备试件，依据试验要求制备应用于弯曲强度试验的水泥稳定碎石梁试件。
步骤二：进行强度试验，将步骤一准备好的试件放入水中浸泡24h，取出后擦干表面水分，然后放到仪器上开始弯曲强度试验。
步骤三：计算抗弯拉模量，考虑到所用试件不满足忽略剪切作用影响的条件，所以需对步骤二测得的梁挠度进行扣除剪切作用影响的修正，反推修正后的挠度即可得到考虑剪切作用影响的抗弯拉模量。
步骤四：计算抗弯拉强度，因为多数材料在不同的受力条件下，会呈现出不同的应力-应变关系，即不同的弹性模量值。所以在对抗弯拉强度进行拉压区域模量差异的修正后，得到了考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度为弯拉破坏时的最大拉应力。
进一步的，所述步骤一中试件均以最佳含水量、最大干密度和98％的压实度静压成型。
进一步的，所述步骤一中试件为100mm×100mm×400mm的中梁，其跨径L为300mm。
进一步的，所述步骤二中弯曲强度试验采用三分点加载法进行荷载加载。
进一步的，所述步骤三中忽略剪切作用影响的条件是指当杆件的长度L远大于截面高度h即L＞5h时，可沿用纯弯曲的相关解析公式。也就是假设水泥稳定材料试件在四点弯曲的情况下不受加载探头和支座造成的剪切作用影响。
进一步的，所述步骤三中考虑剪切作用影响的抗弯拉模量为，
式中：P是施加的荷载(N)；L是试件跨径(mm)；E's是扣除剪切影响后的抗弯拉模量(MPa)；μ是泊松比，此处取值0.35；b是跨中断面宽度(mm)；h是跨中断面高度(mm)。
进一步的，所述考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度为弯拉破坏时的最大拉应力
式中：R's是抗弯拉强度(MPa)；P是试件破坏荷载(N)；L是支座跨度(mm)；ε1、ε2是试件破坏时上下表面的应变，由应变片实测得到；b、h是试件的宽度和高度(mm)。
本发明提供的一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式，将考虑剪切作用影响的水泥稳定碎石抗弯拉模量和考虑拉压区域模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度纳入传统水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式中，既降低了试验的要求，便于操作，又提高了试验结果的精度和可靠度，使之更具科学性。本发明对水泥稳定碎石的强度研究具有促进作用。
附图说明
图1为弯曲试验过程图；
图2为弯曲试验受力示意图；
图3为纯弯段任意截面应力示意图；
图4为不考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度随加载速率的变化规律；
图5为考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度随加载速率的变化规律。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
实施例
本实施例提出一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式，具体包括以下步骤：
步骤一：制备试件，依据试验要求制备应用于弯曲强度试验的水泥稳定碎石梁试件。试件采用悬浮密实结构的中梁，尺寸为100mm×100mm×400mm，跨径L为300mm。试件均以最佳含水量、最大干密度和98％的压实度静压成型；
步骤二：进行强度试验，将步骤一准备好的试件放入水中浸泡24h，取出后擦干表面水分，然后放到仪器上开始弯曲强度试验。试验采用三分点加载法进行荷载加载。
步骤三：计算抗弯拉模量，考虑到所用试件尺寸为100mm×100mm×400mm，跨径L为300mm，而忽略剪切作用影响的条件为杆件的长度L远大于截面高度h即L＞5h，二者不匹配，所以需对步骤二测得的梁挠度进行扣除剪切作用影响的修正，反推修正后的挠度即可得到考虑剪切作用影响的抗弯拉模量。其计算公式如(1)所示：
式中：P是施加的荷载(N)；L是试件跨径(mm)；E's是扣除剪切影响后的抗弯拉模量(MPa)；μ是泊松比，此处取值0.35；b是跨中断面宽度(mm)；h是跨中断面高度(mm)。
步骤四：计算抗弯拉强度，因为多数材料在不同的受力条件下，会呈现出不同的应力-应变关系，即不同的弹性模量值。所以在对抗弯拉强度进行拉压区域模量差异的修正后，得到了考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度为弯拉破坏时的最大拉应力。其计算公式如(2)所示：
式中：R's是抗弯拉强度(MPa)；P是试件破坏荷载(N)；L是支座跨度(mm)；ε1、ε2是试件破坏时上下表面的应变，由应变片实测得到；b、h是试件的宽度和高度(mm)。
弯曲强度试验具体结果如表1所示。
表1水泥稳定碎石弯曲试验结果
注：不考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石弯曲试验结果由MTS采集的荷载和竖向位移通过公式计算得到。考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石弯拉强度试验结果由MTS采集的荷载和应变仪测得的应变通过公式(2)计算得到。
对不同加载速率下的抗弯拉强度Rs和R's进行拟合，可得拟合曲线分别如图4和图5所示，回归参数及拟合方程如表2所示。
表2水泥稳定碎石抗弯拉强度随加载速率变化的回归参数
由表1和表2可知，抗弯拉强度Rs和R's都是随随加载速率的增加而迅速增大，其中，50mm/min时的抗弯拉强度Rs为1mm/min的2.89倍，50mm/min时的抗弯拉强度R's为1mm/min的2.85倍，从增长幅度上看，二者无明显差别。但是，从数值上看，考虑拉压模量差异的抗弯拉强度R's要比不考虑拉压模量差异的抗弯拉强度Rs小17.8％～19.3％。也就是说，不考虑拉压模量差异时，水泥稳定碎石抗弯拉强度将会被高估，考虑拉压模量后，水泥稳定碎石抗弯拉强度的精度和可靠度将会被提高，其科学性也更强。
本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度的测试方式，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：制备试件；
步骤二：进行强度试验：将步骤一准备好的试件放入水中浸泡24h，取出后擦干表面水分，然后放到仪器上开始弯曲强度试验；
步骤三：计算抗弯拉模量：对步骤二测得的梁挠度进行扣除剪切作用影响的修正，反推修正后的挠度即可得到考虑剪切作用影响的抗弯拉模量；
步骤四：计算抗弯拉强度，对抗弯拉强度进行拉压区域模量差异的修正后，得到虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度为弯拉破坏时的最大拉应力。
2.根据权利要求1所述的测试方式，其特征在于，所述步骤一中，制备应用于弯曲强度试验的水泥稳定碎石梁试件，以最佳含水量、最大干密度和98％的压实度静压成型。
3.根据权利要求2所述的测试方式，其特征在于，所述试件为100mm×100mm×400mm的中梁试件，其跨径L为300mm。
4.根据权利要求1所述的测试方式，其特征在于，所述步骤二中弯曲强度试验采用三分点加载法进行荷载加载。
5.根据权利要求1所述的测试方式，其特征在于，所述步骤三中考虑剪切作用影响的抗弯拉模量为式中：P是施加的荷载，单位N；L是试件跨径，单位mm；E's是扣除剪切影响后的抗弯拉模量，单位MPa；μ是泊松比，为0.35；b是跨中断面宽度，单位mm；h是跨中断面高度，单位mm。
6.根据权利要求5所述的一种考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式，其特征在于，步骤四中考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度为弯拉破坏时的最大拉应力式中：R's是抗弯拉强度，单位MPa；P是试件破坏荷载，单位N；L是支座跨度，单位mm；ε1、ε2是试件破坏时上下表面的应变，由应变片实测得到；b、h分别是试件的宽度和高度，单位mm。
CN201910642381.6A 2019-07-16 2019-07-16 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式 Pending CN110220803A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910642381.6A CN110220803A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910642381.6A CN110220803A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110220803A true CN110220803A (zh) 2019-09-10

Family

ID=67813621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910642381.6A Pending CN110220803A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110220803A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014237A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 山东大学 一种水泥石微观试样的制备及弯拉强度测试的装置与方法
CN114062133A (zh) * 2021-11-12 2022-02-18 横店集团东磁股份有限公司 一种太阳能电池片机械强度测试方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011107040A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Nippon Steel Corp コンクリート構造物の耐力評価方法及びコンピュータプログラム
CN206038427U (zh) * 2016-06-23 2017-03-22 长沙理工大学 路面材料拉伸、压缩、弯拉回弹模量同步测试装置
CN107764644A (zh) * 2017-09-30 2018-03-06 交通运输部公路科学研究所 基于路面材料模量应力和应变依赖模型的沥青路面结构分析当量方法
CN108535102A (zh) * 2018-03-07 2018-09-14 东南大学 一种评价沥青路面半刚性基层抗缩裂性能的方法
CN109342218A (zh) * 2018-12-05 2019-02-15 郑州大学 聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法
CN109342249A (zh) * 2018-12-05 2019-02-15 郑州大学 聚丙烯纤维水泥稳定碎石收缩性能试验方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011107040A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Nippon Steel Corp コンクリート構造物の耐力評価方法及びコンピュータプログラム
CN206038427U (zh) * 2016-06-23 2017-03-22 长沙理工大学 路面材料拉伸、压缩、弯拉回弹模量同步测试装置
CN107764644A (zh) * 2017-09-30 2018-03-06 交通运输部公路科学研究所 基于路面材料模量应力和应变依赖模型的沥青路面结构分析当量方法
CN108535102A (zh) * 2018-03-07 2018-09-14 东南大学 一种评价沥青路面半刚性基层抗缩裂性能的方法
CN109342218A (zh) * 2018-12-05 2019-02-15 郑州大学 聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂性能试验方法
CN109342249A (zh) * 2018-12-05 2019-02-15 郑州大学 聚丙烯纤维水泥稳定碎石收缩性能试验方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
包亦望: "《先进陶瓷力学性能评价方法与技术》", 30 June 2017 *
吕松涛: "水泥稳定碎石拉压弯静态模量与动态模量比较分析", 《公路交通科技》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014237A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 山东大学 一种水泥石微观试样的制备及弯拉强度测试的装置与方法
CN114062133A (zh) * 2021-11-12 2022-02-18 横店集团东磁股份有限公司 一种太阳能电池片机械强度测试方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Danoglidis et al. Strength, energy absorption capability and self-sensing properties of multifunctional carbon nanotube reinforced mortars
Li et al. Interfacial transition zones in recycled aggregate concrete with different mixing approaches
Shi et al. Study on mechanical properties of the interfacial transition zone in carbon nanofiber-reinforced cement mortar based on the PeakForce tapping mode of atomic force microscope
Zhu et al. Effect of interfacial transition zone on the Young's modulus of carbon nanofiber reinforced cement concrete
Yoo et al. Self-sensing capability of ultra-high-performance concrete containing steel fibers and carbon nanotubes under tension
Wu et al. Strength and stress–strain characteristics of traditional adobe block and masonry
Yang et al. Structural behavior of ultra high performance concrete beams subjected to bending
Han et al. Relationship between fractal feature and compressive strength of concrete based on MIP
Choi et al. Experimental relationship between splitting tensile strength and compressive strength of GFRC and PFRC
Zhang et al. Loading rate effect on crack velocities in steel fiber-reinforced concrete
Konsta-Gdoutos et al. High modulus concrete: Effects of low carbon nanotube and nanofiber additions
Nematzadeh et al. Stress-strain behavior of freshly compressed concrete under axial compression with a practical equation
CN110220803A (zh) 考虑拉压模量差异的水泥稳定碎石抗弯拉强度测试方式
CN112014216B (zh) 一种沥青混合料三维应变破坏准则模型的计算方法
CN106169002A (zh) 一种铁路桥梁高强混凝土收缩预测方法
Qin et al. Fracture and deformation behaviors of saturated and dried single-edge notched beam sandstones under three-point bending based on DIC
Song et al. Bond behavior between steel bars and carbon nanotube modified concrete
Rocha et al. Macro synthetic fiber pullout behavior in short-and long-term tests
Huang et al. Effect of multi-wall carbon nanotubes on the flexural performance of cement based composites
Georgiou et al. Experimental investigation on the confining effect of fibers in SHFRCC
Koutous et al. Compression stress-strain curve of rammed earth: Measuring and modelling
CN106866050A (zh) 一种耐磨抗干缩混凝土材料的制备方法
Qiao et al. Experimental study on mode I fracture characteristics of compacted bentonite clay
Słowik The role of aggregate granulation on testing fracture properties of concrete
Liang et al. Effect of epoxy impregnation on characterizing microstructure and micromechanical properties of concrete by different techniques

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190910

RJ01 Rejection of invention patent application after publication