В) образцов-призм из тяжелого бетона

Прочностные характеристики композитов.

Стандартные испытания строительных материалов включают в себя определение прочности на одноосное сжатие, на изгиб и на растяжение. Кроме того, широкое применение получило и определе-ние прочности на раскалывание. Ниже приведены схемы нагружения при различных испытаниях, взяты из ГОСТ 10180-90. Понятно, что в случае композиционного материала (неоднородная крупно-масштабная структура) выбор испытаний должен быть намного шире.

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ

Рис.1

1 — образец; 2 ¾ шарнирно неподвижная опора; 3 ¾ шарнирно подвижная опора

СХЕМЫ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ РАСКАЛЫВАНИИ

а) образцов-цилиндров:

Б) образцов-кубов из бетона всех видов

в) образцов-призм из тяжелого бетона

Так как композиты часто используются для укрепления поверхности, то важной характерис-тикой становится твёрдость. Твердость материала определяют статическими и динамическими ме-тодами. Наибольшее применение получило определение твердости вдавливанием сферических или конических твердых наконечников - инденторов и измерением при этом пластической деформации материала. Из статических методов наибольшее распространение получили методы Бриннеля, Рок-велла и Виккерса. При определении твердости по методу Бриннеля индентор в виде стального шарика вдавливают в материал под определенной нагрузкой и находят отношение нагрузки к поверхности отпечатка шарика. По методу Роквелла твердость определяется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика с определением глубины получаемого отпечатка. Метод Виккерса заключается во вдавливании в испытуемую поверхность алмазной пирамиды и измерении диагонали отпечатка. Для определения твердости по методу Бриннеля используется твердомер и стальные шарики различного диаметра. Этот метод применяется при испытании материалов имеющих низкий модуль упругости (металлы, пластмассы). Для испытания подготавливают образцы материала в виде пластин размера-ми, позволяющими производить испытания в трех точках, расположенных на расстоянии не менее 7 мм друг от друга и от краев образца.

где НВ - число вердости, S - площадь поверхности отпечатка, P - нагрузка на шарик, кгс; D - диаметр шарика, мм; d - диаметр отпечатка, мм.

Если композит имеет слоистое строение, то очень важным параметром будет сила сцепления между слоями. Обычно это измерение проводят методом отрыва одно слоя от другого под углом 180°. Можно пользоваться ГОСТами для линолеума или лакокрасочных материалов. Для слоистых материалов непростой смысл имеет понятие твёрдости. Дело в том, что деформация образца будет сильно зависеть не только от геометрии индентора, но и от соотношения размеров индентора и толщины слоёв. В этом случае необходимо помнить принцип Сен-Венана: напряжения быстро спадают на глубине в три раза превышающей размер индентора. Например, испытания несущей способности автомобильной дороги проводятся штампом сравнимым с отпечатком колеса грузового автомобиля, а твёрдость грунта, по американскому стандарту, проверяют ударным втапливанием стержня диаметром около 1 см. Такой ударник можно использовать, если грунт не содержит крупных камней (какой крупности камень сильно изменит картину?). Если один из слоёв композита хрупкий имеет смысл проверять стойкость композита к ударным нагрузкам. В этом случае большое влияние на результаты испытаний будет иметь не только размер ударника, но и качество (толщина) подложки на которой проводится испытания. Если конечно композит не очень толстый (а что значит в этом случае достаточно толстый?).

Давайте попытаемся ответить на следующий вопрос: сдвигоустойчивость асфальтобетона как зависит от содержания и размера щебня. Почему мелкозернистый (песчаный) асфальтобетон не сдвигоустойчив. Для этого необходимо исследовать силы, возникающие в верхнем слое покрытия при торможении автомобиля.

Чтобы ответить на вопрос, почему в верхнем слое покрытия автомобильных дорог нельзя использовать слишком крупный щебень, необходимо проследить величину и характер деформаций под колесом автомобиля. Мы обнаружим, что самые опасные растягивающие нагрузки возникают при съезде колеса с данного участка дороги.