结构材料强度检测

结构材料强度检测（10篇）

1.结构材料强度检测 篇一

复合材料结构无损检测技术研究

周广银

1王中青1

童建春2

（1、61255 部队航修厂，山西 侯马 043013

2、陆航学院机械工程系

北京

通州

101123）

Nondestructive Testing Technology for Aviation Composite Component 摘要：本文首先介绍了航空复合材料的结构类型和主要缺陷，研究了现有的复合材料外场无损检测方法的技术特点，最后分析了国内外先进的无损检测技术在应用于外场一线维修检测可行性。

关键词：直升机、复合材料、无损检测 引入语

随着直升机装备的不断发展，复合材料以其高的比强度、比刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性获得广泛的应用。由于影响复合材料结构完整性的因素甚多，许多工艺参数的微小差异都会导致其产生缺陷，使得产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严重影响构件的机械性能和完整性，必须通过无损检测来鉴别产品的内部质量状况，以确保产品质量，满足设计和使用要求。无损检测是确保飞行安全的必要手段，对复合材料部件尤为重要。

复合材料部件的检测与生产制造中的检测有较大的差别，其特点为：

（1)在位检测，即检测对象不动，检测围绕检测对象来进行，检测设备都是移动式或者便携式检测设备；

（2）检测对象都是部件，多为中空结构，只能从外部进行单侧检测；（3）外场检测，空中作业多，检测工作实施不便。航空复合材料结构类型及其缺陷

航空结构中常用的复合材料结构主要有纤维增强树脂层板结构和夹芯结构。纤维增强树脂层板结构按照材料的不同又分为碳纤维增强树脂结构(CFRP)和玻璃纤维增强树脂结构(GFRP)；夹芯结构主要是蜂窝夹芯结构、泡沫夹芯结构和少量的玻璃微珠夹芯结构。

复合材料构件在使用过程中往往会由于应力或环境因素而产生损伤，以至破坏。复合材料损伤的产生、扩展与金属结构的损伤扩展规律有比较大的差异，往往在损伤扩展到一定的尺度以后，会迅速扩展而导致结构失效，所以复合材料在使用过程中的检测，就显得极为重要，也越来越受到人们的重视。2.1 纤维增强树脂层板结构中存在的主要缺陷

纤维增强树脂层板结构在成型过程中往往会由于工艺原因而产生缺陷，人为操作的随机性会产生夹杂、铺层错误等缺陷；固化程控不好会产生孔隙率超标、分层、脱胶等缺陷；在制孔过程和装配中会形成孔边的分层缺陷；使用中由于受载荷、振动、湿热酸碱等环境因素的综合作用会导致初始缺陷（如分层、脱胶）的扩展和分层、脱胶、断裂等新的损伤和破坏的发生。

2.2 夹芯结构中存在的主要缺陷

夹芯结构在成型过程中也会由于工艺原因而产生某些缺陷；为操作误差等会产生蜂窝芯的变形、节点脱开、因为蜂窝芯过低导致的弱粘接等缺陷，固化程控不好会导致局部的贫胶或富胶、弱粘接、发泡胶空洞等缺陷；使用中会导致初始缺陷（如弱脱胶）的扩展和脱胶、进水、蜂窝芯压塌等新的损伤和破坏的发生。泡沫夹芯结构会产生脱胶、芯子开裂等类型的缺陷。复合材料结构外场无损检测方法

在复合材料结构的生产过程中，为了确定其技术指标是否达到设计要求，在生产的各个环节中，都会通过不同的无损检测手段来检验产品

质量，以确保产品的最终质量。其中有些方法也被移植应用于外场的检测，这些方法包括目视法、敲击法、声阻法、声谐振法、超声检测技术、射线检测技术等。

3.1 目视法

目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。主要借助放大镜和内窥镜观测结构表面和内部可达区域的表面，观察明显的结构变形、变色、断裂、螺钉松动等结构异常。它可以检查表面划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷；尤其对透光的玻璃钢产品，可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位，如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、镶嵌件的位置等。

3.2 敲击法

敲击检测是胶接结构的最快捷和有效的检测方法之一，被广泛地应用于蜂窝夹芯结构、板板胶接结构的外场检测，检测速度快，准确性高。敲击检测分为：硬币敲击（Coin Tapping）；专用工具敲击，如空中客车公司推荐的敲击工具PN98A57103013；自动敲击检测工具，如日本三井公司生产的电子敲击检测仪WP-632。3.3 声阻法

声阻仪是专为复合材料板、板胶接结构件与蜂窝结构件的整体性检测发展起来的便携式检测仪器。声阻法就是利用声阻仪，通过蜂窝胶接结构粘接良好区域与粘接缺陷区的表面机械阻抗有明显差异这一特点来实现检测的，主要用于检测铝制单蒙皮和蒙皮加垫板的蜂窝胶接结构的板芯分离缺陷检测。它能检测结构件的脱粘缺陷，不能检测机械贴紧缺陷。声阻法被国内的西飞公司生产中粘接质量检测和美国波音公司飞机蜂窝部件的外场检测广泛采用。此方法操作简单，效果良好，能满足设计和使用要求。

3.4 声谐振法

声谐振法是利用胶接检测仪，通过声波传播特性的测试实现对胶接结构的无损检测。适用于检测曲率半径在500mm以上的金属蜂窝胶接结构，能检测单侧蒙皮和带垫板的金属蜂窝结构的脱粘缺陷。该方法被国内外的多家制造企业和航空公司作为外场检测的手段和规范。

3.5 超声检测技术

超声检测法是无损检测最主要的手段之一，主要包括脉冲反射法、穿透法、反射板法等，它们各有特点，可根据材料结构的不同选用合适的检测方法。

超声检测技术，特别是超声C扫描，由于显示直观、检测速度快，已成为飞行器零件等大型复合材料构件普遍采用的检测技术。由于大型超声C扫描系统需要喷水耦合，且多数为超声穿透法检测，只能在大的检测实验室进行。而使用中的飞机复合材料部件多为中空结构，超声穿透法对其无能为力。因而外场的复合材料超声检测多数为传统的人工超声波A扫描检测。人工超声波A扫描检测可以逐

点覆盖检测结构件的所有检测面，设备简单，实施方便；缺点是检测可靠性低，主要取决于检测者的技术水平和敬业精神。

3.6 射线检测技术

对于复合材料结构而言，射线检测仍然是最直接、最有效的无损检测技术之一，特别适合于检测纤维增强层板结构中的孔隙和夹杂等体积

型缺陷和夹芯结构中的芯子变形、开裂、发泡胶发泡不足以及镶嵌物位置异常等缺陷的检测。射线检测对垂直于材料表面的裂纹也具有较高的检测灵敏度和可靠性，但对复合材料结构中的分层缺陷不敏感。该方法被国内外的军方和多家航空公司作为外场检测的手段和规范。4 复合材料结构无损检测新技术、新方法

4.1 外场在位检测的便携式超声C扫描系统

IUCS-II型便携式智能超声C扫描仪由中国飞机强度研究所研制，是国内研制的唯一可用于外场飞机复合材料结构检测的设备。该设备基于超声脉冲反射法，一代产品以CTS-23A超声探伤仪为平台研制开发，外加定位系统、专用数据采集和处理软件笔记本电脑等部分组成。外接真空吸盘装置，可检测立面、顶面等状态的复合材料。超声探头采用自主研发的聚焦水囊探头，具有很高的检测分辨率，可以定位损伤所处的层；且无需喷水耦合，可用于平面、曲面及装配后结构件的检测。拉线式大位移传感器扫描定位系统可在800mm/s的探头运动速度下实现缺陷的精确定位。针对不同的材料和结构形式，可按需要进行回波距离方式和回波幅度方式成像，检测结果实时按照与实际尺寸1∶1的显示比例显示输出。正研发中的二代升级产品，基于工业控制计算机和数字超声卡的平台，实现数字超声仪和计算机的高度集成，实现产品数字化，缩小产品体积，更便于外场使用。

系统紧凑小巧，能精确定位损伤的水平面位置、大小及埋深，适用于在复杂环境下工作。可检测复合材料加筋板结构的分层、脱胶、疏松、气孔及蜂窝夹层结构的贫胶、富胶、弱粘接等缺陷。主要应用于碳纤维和玻璃纤维的层板、加筋板结构及蜂窝结构的在位检测。

4.2 X射线非胶片成像技术

X射线非胶片成像技术是近年来无损检测技术发展最快的专业之一，超小型、电池供电的X射线机、射线计算机照相（Computer Radiography，CR）成像技术、数字式辐射成像技术（Digital Radiation，DR）等逐渐由实验室走向实际应用。用可以反复使用的CR成像板（IP板）来代替传统的胶片，用CR扫描仪可快捷获取到结构内部信息的数字影像，省去了暗室处理的过程、时间和费用；由于IP板具有高灵敏度，因而只需要很少的曝光时间提高了检测效率。系统由射线机、IP板、PCS扫描设备和计算机系统组成。DR成像系统是一种可以在外场应用的X射线实时成像系统，被美国军方应用于复合材料结构无损检测，尤其是蜂窝结构的进水检测。它可以直接在计算机上成像，没有中间环节。而且系统组成简单轻巧，灵敏度高，曝光时间短，检测效率高，适合外场作业。电池供电的脉冲式射线机是射线照相技术发展的另一个新产品，重量只有12lb，约5.5kg的脉冲式的辐射X射线，辐射总量不大（可满足CR和DR成像所需），但穿透力却足够强（270kV），是外场无损检测X射线数字成像检测的好搭档。

4.3 红外热成像技术

红外热成像是利用热像仪以热图的方式非接触地测定被检工件表

面的温度分布及等温线轮廓的技术。可于检测层板结构中存在的分层、冲击损伤、脱粘和夹芯结构中的板芯脱粘、进水等缺陷。由于其非接触、成片快速检测、可应用于外场和原位检测等优点，近年来受到广泛关注。根据热激励方式的不同，分为脉冲加热法、调制加热法和超声波激励加热法。其中，美国红外热波检测（TWI）公司的脉冲闪光红外热成像检测系统已经被美国军方等应用于飞机的检测，主要检测蜂窝结构的进水、脱粘和层板结构的冲击损伤和分层类损伤。

红外热成像检测技术也被空中客车公司作为其A300系列飞机的检测方法之一，它的热激励不仅包括恒温箱、红外灯、热空气枪、电弧灯等热激发方式，还包括冷空气枪、低温流体、冰箱等冷却方式。检测的损伤类型有层板的分层、脱胶和夹杂，夹芯结构的脱胶和液体渗入，金属胶接件的脱胶和腐蚀等。结束语

复合材料结构在直升机结构中的应用比例越来越高，应用量的增加带来了应用中损伤的增加。在维修过程中要保证快出飞机、出好飞机，这意味着外场的无损检测时间不能太长，最好是在原位进行、不拆卸，检测速度还要快；检测的可靠性要有保证，超标缺陷不能漏检。上述许多先进的检测手段在国外已经应用多年，随着新技术、新装备的不断装备部队，需要进一步学习复合材料无损检测的先进技术，提高部队复合材料结构的无损检测水平。

2.结构材料强度检测 篇二

结构工程质量验收、单位工程鉴定加固以及某些工程质量事故的分析均涉及到一个非常关键的环节, 那就是这些混凝土结构实体所具有的强度, 而与之相关的现场检测技术则对其强度的确定具有重要作用。我国现行的行业国家标准均针对所有关系到结构安全以及使用功能的重要混凝土工程结构作出了明文规定, 要求必须要对其实施抽样检测。

2 凝土结构工程强度检测实际应用

在当前, 现场检测混凝土结构工程强度的方法分为非破损与微破损两个大类。在非破损方法中主要有回弹法与回弹超声法等;在微破损方法中主要有钻芯法与拔出法等。

2.1 回弹法

在应用回弹法对混凝土的实体强度进行检测时, 需要对细节问题进行重点关注和处理, 才能保证回弹法的应用效果, 提高检测结果的精确度。现对回弹法现场混凝土强度检测的重点分析如下: (1) 在检测之前, 需要保证回弹仪运行正常, 不能购买已损坏或者质量不过关的回弹仪; (2) 要控制回弹仪的使用环境温度, 其最佳温度为零下4℃到零上40℃左右; (3) 在检测过程中, 回弹仪的轴线尽量和构件的表面呈90°。

2.2 超声波法

超声波法也是检测混凝土质量的一项重要方法, 在检测混凝土质量方面也受到了人们的关注。这种办法主要是通过超声波对于不同质量的混凝土具有不同的反应, 来检查混凝土的质量。但是这项方法有自身的有点, 也存在着很多的弊端。例如, 这项办法在对混凝土进行质量检测的时候不会对混凝土的质量造成任何的伤害, 混凝土和之前一样, 没有任何的改变, 但是这项办法也寻在检测的不彻底性的缺陷。因为混凝土的含量存在着结构复杂化的现象, 很多的问题通过这项方法根本无法检测出来, 对于混凝土的质量检测并不是非常准确。但是这项办法无疑也是一项重要的混凝土检测办法, 对于混凝土的检测技术的提高起到了很大的帮助作用。

2.3 钻芯法

钻芯法是一种半破损现场检测混凝土结构实体强度的方法, 其操作中需采用专用的钻芯机在混凝土结构上直接钻取芯样, 然后再根据该芯样的强度来估算整个混凝土构件的强度。当芯样直径为100mm或150mm时, 其强度可直接等效于150mm立方体试块的强度, 因此不需要进行相关物理量与强度的换算。将钻芯法的应用关键点总结如下: (1) 先进行非破坏混凝土强度检测, 确认钻芯的具体位置, 为了减少工作量, 可以适当增加钻芯点的数量; (2) 为了保证钻芯获得的混凝土样本能够和非破损强度相互对应, 需要设置合理的修整系数, 钻芯的位置也尽量设置在非破损检验区; (3) 对钻头的尺寸进行合理设置, 保证钻取的混凝土芯样是粗骨料最大粒径的三倍, 若钻芯条件不允许, 那么钻去的芯样直径也要达到粗骨料最大粒径的两倍; (4) 确定钻芯的位子, 钻芯位置的设定必须尽量避开主筋、预埋件以及管线等, 当混凝土结构的受力较小时, 此区域的钻芯取样过程中要尽量避免对周围结构体的损伤; (5) 钻芯的数量需要根据实际情况灵活控制, 具体来说, 一般单个体积和尺寸较大的构件, 钻芯的数量应当在3个以上, 如果构件较小, 则去两个钻芯位点即可, 钻芯的位置应当尽量分散, 避免对混凝土结构造成伤害的同时, 也符合取样的原则, 增加了取样的范围。

2.4 拔出法

拔出法也是一项重要的检测方法, 主要是通过将锚固件从混凝土构建中拔出时的拉力的大小通过数学方法来计算混凝土的拔出强度, 并以该拔出强度推算混凝土结构的抗压强度, 该方法可通过预埋与后装两种方式来实现。预埋拔出法需要预先将锚固件埋入混凝土表层下一定的距离, 而在其被拔出时对混凝土构件的破环机理尚有待研究, 因此在我国的应用尚未普及。而后装拔出法则比较容易受混凝土骨料、构建内部缺陷、钢筋间距以及某些人为因素的影响, 所以要快速建立完善的拉拔强度与混凝土抗压强度之间的稳定关系目前还存在一定困难。总之拔出法也尚需在理论与实践方面获得更多的突破后, 才有望成为一种常规的混凝土结构实体强度现场检测方法。

3 实例分析混凝土结构实体强度现场检测

为纠正技术人员在特殊环境下回弹检测技术和钻芯取样技术应用的错误, 借助某水运工程混凝土施工进行研究。研究选在3月上旬至4月中旬, 根据研究现场的统计, 当地混凝土生产及养护期室外环境平均气温只有7.5~16.5℃, 日平均气温在12℃, 气温相对较低;施工现场生产的混凝土为普通混凝土, 设计强度为C30。技术人员连续10d对生产环境相同且龄期正好达到28d的自然养护混凝土进行一次结构实体回弹、钻芯取样抗压和标准条件养护的混凝土试块抗压检测。采用3种方式检测的10个样本数据见表1。

在工程建设过程中, 因为技术人员的素质差异, 使得28d标准养护混凝试块制作水平有所不同, 此时技术人员要尽量使用结构实体回弹或结构实体钻芯取样抗压测定结构实体的强度值。由表1可以看出, 若只将实体回弹、结构实体钻芯取样抗压结果作为评估实体结构强度是否能够满足设计要求的保准, 可以表明该样本其代表的结构混凝土强度不能满足设计强度, 由表1数据可知, 结构实体回弹、钻芯取样抗压、标养试块抗压每种方法所使用的10个样本强度值都会有所不同;标养试块抗压强度也必须符合设计要求。结构实体回弹、钻芯取样抗压强度值差异不大, 结构实体回弹、钻芯取样抗压与标养试块抗压强度值差异较大。

实际工作中, 研究人员为了保证检测数据的真实有效, 需要在试验之前做好准备和调查工作, 对试验进行合理规划, 充分利用理论知识对试验中存在的影响因素进行分析和计算, 实现对研究流程的有效控制。 (1) 需要关注人为操作因素的影响, 在研究过程中, 混凝土生产、标准养护试块留置以及养护钻孔取芯及回弹、抗压都是由专门的技术人员负责的。 (2) 保证混凝土生产计量系统以及检测设备合格, 研究期间混凝土生产使用的原材料性能稳定, 混凝土生产控制方法、试块制作试压方法、取芯试压方法、回弹方法要统一, 标准试块所处的室内温度在20℃左右。

研究表明, 上述三种检验样本的龄期都达到了28d, 但是得出的实体强度值和标准养护试块数据有很大的出入, 对此需要深化分析和研究。

4 结束语

综上所述, 混凝土结构是建筑工程必不可少的组成部分, 其结构的强度与质量对于建筑工程整体建设质量也有着重要的影响。为了保证建筑工程建设质量, 需要对混凝土结构强度进行检测。回弹法以及钻芯法是当前混凝土强度检测中比较常见的, 其优势鲜明。为了保证现场混凝土强度的检测质量以及工程效益, 需要对当前回弹法和钻芯法的优缺点进行比对进行综合应用, 扬长避短, 再根据检测对象的实际情况保证技术应用合理。

参考文献

[1]郑健, 强龙, 周亚林.特殊环境混凝土实体强度检测技术应用研究[J].港工技术, 2015 (06) :67~69.

[2]金永华, 金兴生, 朱林辉.浅谈建筑工程混凝土结构的现场检测[J].中国高新技术企业, 2010 (3) :161~162.

3.混凝土强度检测 篇三

关键词：建筑工程 结构检测 强度检测

在混凝土施工过程中，质量作为建筑工程的重点，是建筑主体结构安全的关键所在。建筑工程混凝土施工的质量标准是衡量整个建筑工程质量标准的决定因素。因此，混凝土检测以及强度评定必须引起我们足够的重视。

1 强度类型

1.1 标准养护强度 按照标准方法对工程结构中的一批混凝土进行检验评定，通过与该等级混凝土规定的强度进行对比，进一步评定其质量是否合格。对于该强度的试件来说，通常情况下需要在标准条件下进行养护，所以称混凝土的标准养护强度，简称标养强度。

这里需要指出，在施工过程中，使用商品混凝土时，在现场由商品混凝土供应方、施工方和监理单位共同对运送到施工现场的混凝土进行取样，并制作标准养护的试块，其强度作为验收结构混凝土强度的依据。对于商品混凝土供应方来说，其制作的试块标养强度通常情况下只是对企业的生产质量水平进行，进而用于生产控制，在一定程度上可以作为参考依据，但不能作为验收结构强度的依据。

1.2 同条件养护强度 在混凝土施工过程中，需要对当时结构中混凝土的实际强度值进行确定，进一步满足拆模、构件出池、预应力筋张拉或放张等要求，同时便于对施工进行控制。一般情况下，这种强度的试块放置在实际结构的旁边，进而便于与结构进行同等条件养护，所以称混凝土同条件养护强度。在取样、养护、评定等方面，上述两种强度存在较大的差异，因此在施工过程中对于它们之间的差异需要提高注意，避免出现混淆。

1.3 标养强度和施工强度的差别 ①养护方式不同。通过上面分析可知，前者属于标准养护，后者属于同条件养护。②评定方式不同。根据验收批的划分，评定标养强度的方法主要包括：标准差已知统计法、标准差未知统计法、非统计法三种；对于施工强度来说，需要与相应的工作班混凝土进行一一对应检验。③评定目的不同。标养强度是对该批混凝土强度的合格情况进行确定，进而便于验收；对于施工强度只是判断拆模、起吊、张拉、放张等施工工艺过程的可能性，其侧重点不是评定其合格性，不存在合格、不合格之分。

1.4 验收层次问题 根据《验收规范》的相关规定：为了提高检验结果的公证性，采用由各方参与的见证抽样形式对结构实体进行检验。同时明确指出，对结构实体进行检验，主要是对相应的分项工程的合格程度进行验收，通过过程控制，进一步提高施工质量。通过对重要项目进行验证性检查，进一步对混凝土结构工程质量加强验收，同时客观真实地反映混凝土强度的性能指标。

2 混凝土强度检测技术

对于混凝土结构和构件来说，混凝土的强度是其受力性能的决定性因素，同时也是对混凝土结构和构件性能进行评定的主要参数，对混凝土结构构件的强度进行正确的确定，一直以来受到国内外专家学者的普遍关注。混凝土的各种物理力学性能指标通过立方体抗压强度进行综合反映，同时与混凝土轴心抗拉强度、轴心抗压强度等有着相关性，并且测试方便可靠，因此，在混凝土强度中，其立方体抗压强度是最基本的指标。测试已有建筑物混凝土抗压强度的方法比较多，通常情况下，主要分为局部破损法、非破损法。其中局部破损法包括取芯法、小圆柱劈裂法等。

检测混凝土强度的过程中，非破损法包括：表面压痕法、回弹法等。在不影响结构物承载能力的前提下，混凝土半破损检验法在结构物上直接进行局部破坏试验，或者直接进行取样，同时将试验结果换算成特征强度，作为检测结果，其测试方法包括：钻芯法、拔出法等。

3 混凝土实体强度检测

对于混凝土强度的实体检测方法来说，通常情况下可以分为：非破损法、局部破损法两种，这里重点分析回弹法和钻芯法。

3.1 回弹法 进行现场检测时，国内普遍采用回弹法，结合混凝土现状的实际情况，在使用回弹法进行检测的过程中，需要注意：①如果条件允许，可以建立相应的地区测强曲线。②高湿度环境下，对混凝土进行测强，在实际工作过程中普遍存在，在这种情况下需要通过试验不断修正所获取的湿度系数。③回弹推定值在一定程度上受到碳化深度的影响和制约，而实际碳化深度的测定在实际生产过程中受混凝土掺合料、脱模剂、粉刷层等因素的影响，在这种情况下，需要进行甄别，防止产生误判。在检测过程中，有些部门先磨去表面碳化层再进行回弹，本文这种测试方法存在一些不足，这是因为，由于磨去表面碳化层，进而使得表面呈现多相组分状态，不易确定回弹点。④对于混凝土来说，如果龄期超过14～1000d，按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的相关规定，不能直接采用强度换算表进行换算。在这种情况下，需要对内焊法的检测结果采用同条件试件或钻取混凝土芯样等方法进行修正。在实际检测过程中，对于混凝土强度推定值，一般不能直接与混凝土设计强度等级的数值进行对比。

3.2 超声回弹综合法检测 回弹法的缺陷是无法检测出混凝土内部强度的缺陷问题，这是由回弹法的工作原理决定的，但是超声回弹综合法成功地解决了这一问题。超声回弹综合法将回弹值和声速结合起来对检测区内的混凝土强度进行推算，能够成功避免回弹法容易受到水泥品种而发生误差的缺点。与回弹法相比，超声回弹法在方法上复杂了许多，精度也提高了很多。这种方法充分考虑到混凝土强度会受到各种因素的影响，并且采用合适的方式抵消了大部分影响因素。例如：在混凝土强度检测过程中常常会因为混凝土的含水量和龄期导致测量结果不准确，而超声回弹综合法通过测量声速的不同，能够有效地避免这一缺点。

超声回弹法的精度较高，但是影响因素多，不确定性较大，操作比较复杂，因此对于正确操作和误差的要求更加严格。一旦在操作中出现偏差就会使得检测结果出现很大的异常。此外超声回弹综合法不适应于温度过高或者过低的环境，过低是指低于-4℃，过高则指超过60℃。此外此种方法也不应当用于检测化学腐蚀过的或者遭受过冻伤的混凝土。在实际的现场操作过程中，一定在一个测区的回弹检测面上布置超声测试点，同时保证探头的安防位置不与弹击点相同。推算强度时所用的参数一定不能相互混淆，统一测区的参数用于此测区的测定，不能相互混淆。

3.3 钻芯法 钻芯法凭借自身良好的代表性，并且直观，测试误差小等优势，在国内外得到广泛的应用和推广，在使用钻芯法的过程时，需要注意：

①芯样尺寸问题。根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》的相关规定，对于高度为100mm、直径为150mm的芯样试件抗压强度测试值来说，通常情况下可直接作为混凝土的强度换算值。但是，进行实际检测时，抗压试验往往用直径小于75mm的小芯样来进行。有些学者认为：如果芯样直径小于75mm，那么其强度就会偏低，同时标准差也比较大，这时强度换算值存在争议，使用时需要慎重。②芯样强度值的代表性。芯样虽然是直接从实体结构中钻取，但其强度仍与实际结构存在差异。因为钻取过程本身就是对芯样的一种干扰，累计的损伤会使强度受到削弱。所以芯样强度值也有一定的局限性和近似性，不能完全地反映出结构实体的真正强度。③用混凝土芯样修正回弹测试值。修正系数法在《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中明确规定混凝土芯样修正回弹测试值修正系数的方法，但实际修正效果并不好。在对修正系数法、总体修正量法、局部修正量法等三种方法利用实例进行分析，认为局部修正量法效果最好。

4 结语

检测方法的选择受到多种因素的影响，最终目的在于既经济又准确的检测及评定结构的安全可靠性。每种检测方法都有自己的优点，同时也有各自的适用范围，所以，应根据实际工程的特点选择相适应的检测方案。在实际结构中应优先考虑超声回弹综合法，任何单一的检测方法不可取，应该根据实际情况选取两种及以上的方法综合检测，以提高数据的可靠性。

参考文献：

[1]杨迎春.结构实体混凝土强度检测技术的现状与趋势[J].科学之友，2011（08）.

[2]徐学英.建筑工程混凝土强度检测技术及应用[J].科技创新导报，2009，27（04）：31～33.

4.船舶结构强度分析 篇四

近几年来，国内船舶修理公司如雨后春笋般出现，修理任务急剧扩张，修理的船型也是多种多样，涵盖整个船舶市场。而对船体结构的修理也是首当其冲，由于船厂的技术水平和工人技能等多方面原因，对于结构修理过程中拆换结构也会出现不同的修理方案，导致船舶结构在修理后出现异常情况。因此对于船舶结构强度分析的提出是相当重要的。其主导思想是在船舶修理的船体拆换强度分析的应用中，运用的基本计算原理和方法，是以船舶原理和船舶结构力学为理论基础。在以往的工程实际中，修船工程技术人员往往忽略或者不重视将这些理论的知识与船舶修理工程充分地结合起来。为了很好地说明这些基础理论在修船工程实际中的应用，本文将以船舶原理和船舶结构力学的基本理论，来阐述在船舶修理工程中的基本强度理论和基本计算原理及方法。

一、船舶结构力学

在船舶工程传统意义上，船舶结构力学研究和解决船体结构在静力响应，即在给定的外力作用下如何确定船体结构（局部和整体）中的应力、变形情况。在船舶修理工程中，因船舶在设计建造时已经对船舶的强度进行了计算和设计，所以要解决的问题就是强度计算，概括来讲，就是在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，计算出结构的应力和变形，并与许用值比较，从而判断船体结构的强度是否足够。船体结构强度的计算是依据船舶原理的基本设计理念，运用理论力学和材料力学的力学基本理论来对船舶的结构强度进行计算和校核的。

二、力学模型和船体模型

在船舶修理工程中的结构强度计算中，为了便于计算，须对实际的结构进行简化，在简化模型的基础上，施加外载荷，再运用船舶结构力学的基本理论和方法来计算船体结构的应力和变形情况。为了满足计算的需要，可以将在船舶修理工程实际情况下的船体结构的简化模型分成两个类型，一是基于传统船舶结构力学基础上的“力学模型”，二是在便于现代计算机计算和有限元理论分析的“船体模块”，这两个类型有渐进的关系。

“力学模型”的建立是根据实际结构的受力特征、结构之间的相互影响以及对计算精度的要求等各个方面的因素来确定的。

在船舶修理工程中，船体“力学模型”的简化一般有以下几种形式：

一是船体中的受压或者拉压的板，可以把四周由纵横骨架支持的这种受压或者拉压的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板纵骨被局部割断后，在未断纵骨和框架之间的主甲板就可以简化成这样的模型，在舱口围横梁被拆断后，舱口围板就成为受压板结构了，同样可以简化成这一类的力学模型结构。

二是船体结构中解除部分约束条件的骨架可以看作力学中的“杆系系统”。连续梁、刚架和板架结构是“杆系系统”中典型的结构。因舷侧板需换新，在拆除后，相应位置的肋骨因支撑板约束的解除而成为受压杆件。至于船体的双层底结构，在实际的计算处理中一般可以简化为刚架和板架结构。

而“船体模块”是为了便于计算机的计算方便，将船体的结构进行离散处理，化成小的能够表达结构的所有特征的子结构。“船体模块”的确定既要考虑到该结构的几何形状，又要考虑其结构载荷的特点，同时又必须采取适合有限元方法的计算特点来进行。

三、强度分析与计算

与船舶设计建造中的结构强度计算一样，船舶修理实际的工程中，对船体结构的改变（拆装或新加），同样是应用力法、位移法、能量法和矩阵法等方法。但与船舶设计不同的是，船舶修理是在原有结构被拿掉后，产生新的外载荷和新的边界条件，这时要对新情况下的强度进行计算和校核，确定在新的外载荷和边界条件下的结构应力和变形。下面以某船的局部构件换新为例，来探讨力法、位移法、能量法和矩阵法在船舶修理工程中的应用。

以下为某散货船上边舱横剖面结构图，图示阴影部分因板腐蚀变薄须进行换新处理。

散货船上边舱局部挖换 TST Frame Partly Renewal

先将该拆换结构进行简化和模型化处理，如上图所示，可以简化成两端为固定端，甲板纵骨为支点的简支梁结构，考虑到甲板板的垂直压力，简支梁可以看成受垂直方向的均布载荷q的作用。下面就以这个模型为基础来介绍在船舶强度分析中常用的几种分析计算方法。

1、力法求解

这是结构力学中最基本和最常用的方法之一。它的基本原理是将静不定结构的多余约束去掉,代以约束反力,使其成为一静定结构；去掉约束出现约束反力的地方列变形连续方程式以保证基本结构的变形与原结构相同。方程式的数目与未知数数目相同。对于结构有n个未知力，则有n个变形连续方程式，可以列出“力法正则方程式”如下：

(1-1)

式中，δij为结构中力Xj在力Xi位置处的引起的应变，∆i为外力在力Xi位置处引起的位移；解变形连续方程式求出未知力，进一步可以求出结构的弯曲要素。对图中力学模型，根据式（1-1），且δij=δji，列出变形连续性方程组

:

(1-2)

式中，M0、M1、M2分别为节点0、1、2处的弯矩；l为单跨粱的长度：Q为单跨粱上的载荷。求解可得：

该结构的剪力图和弯矩图如下：

剪力和弯矩示意图

Bending Moment and Shear force Arrangement2、位移法求解

以节点转角为未知数（角位移），再根据节点断面弯矩平衡条件建立方程式。位移法的一般原理和解法步骤为:

分析结构的节点，找出可以转动的节点数；然后设想在可能发生转角的节点上加上抗转约束；再假想将加固的各节点强迫转动，使之发生转角，按照公式列出杆端弯矩；最后对发生转动的各节点建立节点弯矩平衡方程式；解弯矩平衡方程式，可求得各杆端弯矩和弯曲要素。

根据节点弯矩平衡方程式组：

（2-1）

Iij为杆ij的惯性矩 lij为杆ij的长度 θi为节点I处的转角

对图2-1列弯矩平衡方程式，有

(2-2)

可以求得：

3、能量法求解

能量法的基本原理是根据弹性体在外力的作用下将发生变形，载荷在相应的位移上做功，同时，弹性体因变形而产生应变能，列相应的能量方程式，从而求解变形方程式，进一步可以得出应力情况。弹性体的应变能为

根据位能最小原理：在满足几何关系和给定的位移边界条件的所有可能位移中，真实的位移使得系统的总位能取驻值，有：

取满足位移边界条件的挠曲函数，计算应变能、力函数以及总位能：

4、矩阵法求解

类似于有限元方法。为本文解决在船舶修理工程中的强度计算的重点应用方法。这里仅简述如何求解图示的问题。

总刚度矩阵为

端点力计算如下：

可以直接求解得到未知节点位移，进一步可求得内力分布

5.船舶与海洋工程结构极限强度分析 篇五

摘要：当轮船受到外部冲击载荷时，轮船整体结构就会变形，当这个变形达到最大极限状态，这时的极限状态叫做极限弯矩。轮船整体构架承受全部抗击的最强能力是极限强度。本文对船舶结构极限强度。进行了分析和研究，提出了有限元分析方法进行强度和极限分析。

关键字：极限强度，船舶，结构，船舶与海洋工程

随着科学技术的不断进步，轮船结构以及轮船使用的材料都有很大的进步。船体的整体结构和材料成为当今社会研究的主要对象。随着计算机技术的日益成熟，船体整体结构和承受的。屈服力都可以采用软件仿真来快速精确的计算。

1、引言

船体的整体结构和承受的能力是保证轮船安全的重要保障，它关系到轮船是否安全出航和安全返航。随着先进的设计技术的进步，计算机相关设计软件已经可以。设计整体结构和仿真测试船体的整体结构。分析船体结构和整体强度是一个复杂的非线性过程，必须进行合理的划分，采用好的分析方法才能得出精确的数值。新材料的不断出现使船体材料耗费变的越来越经济合理，同时船体结构屈服强度也变的越来越理想。

在分析船舶整体结构变形和极限强度的时候，我们所研究的绝大多数问题都是属于线性的微弱形变问题。在微弱整体的结构中，位移和应变可以被线性化，等效于正比关系。但是，在实际中，不规则物体所受的应力和应变都不是线性的，常见的有悬臂梁的弯曲，U形梁的变形等等。

2、总体结构状态

船舶的总体结构状态时一个非常复杂的过程。总体结构的崩溃在过去几年是一个非常普遍的现象，它是船体结构所受冲击超过了材料本身的极限，这时候支撑梁不能够支撑船体整体结构。以上情况不足为奇，在飞机和潜艇外体上也经常出现类似情况。目前，中国的船体分析技术的研究还处于起步阶段，与国外发达国家。先进水平仍有很大的差距。为了进一步研究分析，我国投入资金和人力，在实际工程中，建立一个比较完善的船体分析系统，包括原动机转速控制系统，同步船体结构系统，轮船控制系统管理相关技术的研究，实验研究了一系列模拟各种恶劣的条件下，容易控制船体结构的一些关键技术，并做了可行性分析。船舶具有非常重要的作用，特别是对船体分。析屈服强度的分析，轮船安全可谓海军舰艇的生命线。动力和结构形成一个整体轮船系统，为船体结构极限强度分析的发展。指明了方向。

3、极限强度分析法

如何分析船舶结构的极限强度是一个复杂而且非常有意义的过程。分析这种复杂的船体结构没有一种比较准确的分析方法。在分析极限强度的时候，我们通常采用复杂问题简单化，采用线性和非线性结合的方法，有限元和边界元分析相结合的方法。

3.1 逐步破坏分析法

上世纪末，美国物理学家的在基于对悬臂梁、加筋板在轴向压缩载荷作用下结构失效问题的研究成果中提出了逐步破坏的分析方法。船体结构破坏不是一个迅速变化的过程，是一个一步一步的程序，同时也不会一下子超过屈服极限，随着应力的增大逐渐的增大的逐渐破坏。在进行破坏分析的时候，首先建立屈服应力和位移的曲线关系。

3.2 非线性分析法

6.结构材料强度检测 篇六

采用有限元直接计算方法,对5800DWT散货船克令吊下方的横舱壁结构进行了计算分析,并对平面加筋板型横舱壁和设有吊机基座支撑柱型横舱壁两种不同结构形式的.结构强度进行了比较研究.结果表明,采用后者的结构形式,能有效地避免克令吊作业时所产生的应力集中,更好地承受和传递载荷.

作 者：王红旭 吴卫国 Wang Hongxu Wu Weiguo 作者单位：王红旭,Wang Hongxu(武汉理工大学交通学院,武汉,430063)

吴卫国,Wu Weiguo(武汉理工大学交通学院,武汉,430063;高速船舶工程教育部重点实验室,武汉,430063)

7.结构材料强度检测 篇七

1 工程概况

某新建宿舍楼位于7度抗震设防区,为7层现浇混凝土框架结构,总高度为23.1m,建筑面积约为3178.19m2。

2 混凝土抗压强度检测

2.1 初步检测

对该新建混凝土框架结构一层柱构件(已到达龄期)采用回弹法检测混凝土抗压强度(设计混凝土强度为C30),构件混凝土构件表面均尚未粉刷。按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23—2011)4.1.3条和4.1.4条的规定检测,检测结果见表1。

由表1可得,所测柱批构件强度换算值的平均值为43.3MPa,标准差为5.61MPa,大于5.5MPa,根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23—2011)7.0.4条第2款规定无法按批构件评定,应全部按单个构件检测。

2.2 进一步检测

从理论上分析,在相同的施工工艺条件下,设计混凝土强度等级相同,原材料配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类构件,其混凝土抗压强度实测结果应该接近,批构件抗压强度的标准差应较小。深入分析并对每根构件再进行检查,发现某些构件不同检测区呈现出一定色差,某些区域混凝土表面颜色较浅且部分混凝土表面已粉化,某些颜色较深,因此对构件未测碳化的测区再测碳化,检测结果见表2。

根据表2所得各测区的碳化结果重新计算各测区强度换算值,检测结果见表3。

由表3计算可得,所测柱批构件强度换算值的平均值为45.3MPa,标准差为6.30MPa,大于5.5MPa,该批构件应全部按单个构件检测。

由表1和表2结果可以看出两次碳化深度平均值相差较大,因此两次求出的强度换算值的标准差和强度推定值均相差较大。

3 混凝土碳化机理

混凝土碳化是CO2和水与混凝土内水泥石中的Ca(OH)2发生化学反应,生成CaCO3和水,从而使混凝土的混凝土碱度降低的现象;碳化会破坏钢筋表面的钝化膜,造成钢筋的锈蚀,从而影响到混凝土结构的耐久性,是一个有害的化学反应过程。影响混凝土碳化的内部因素有水灰比和水泥品种和用量等,外部因素有检测面的影响、模板拼缝的影响、施工质量的影响、粉刷层的影响等。

(单位:MPa)

(单位:mm)

注:“*”表示表1中所测碳化深度值。

工程所测混凝土构件均未粉刷且原材料有出厂合格证和检验报告,水泥,砂,石等原材料均无异常。通过以上原因分析,工程混凝土构件碳化受施工质量的影响较大。

4 处理措施

针对以上情况,如何准确地推定批构件混凝土强度,并避免碳化的影响,而给后续的混凝土构件安全性鉴定分析带来影响,本文采用以下方法进行推定计算。

4.1 采用钻芯修正回弹法

根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23—2011)4.1.6规定,在本层另取6个构件采用钻芯法检测混凝土抗压强度。检测结果见表4。

按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23—2011)4.1.6条规定计算强度修正量Δtot=-3.8MPa,利用此修正量对表1中构件各测区强度换算值进行强度修正计算,计算结果表明该房屋所测柱批构件强度换算值的平均值为39.5MPa,标准差为5.61MPa,大于5.5MPa,该批构件应全部按单个构件检测。

4.2 采用《建筑结构检测技术标准》的方法计算混凝土强度推定区间

对表3构件各测区强度换算值计算结果按照《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344—2004)3.3.15条规定以测区为样本容量来确定推定区间,取推定区间的置信度为0.90,错判概率和漏判概率均为0.05,根据第3.3.20条规定,计算计量抽样检测批具有95%保证率的标准值(0.05分位值)的推定区间上限值和下限值。构件混凝土抗压强度计算结果可见表5。

(单位:MPa)

由表5计算可得,该房屋所测柱批构件现龄期混凝土抗压强度具有95%保证率的标准值的推定区间为33.3MPa～36.3MPa,满足《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344—2004)第3.3.16条规定。根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344—2004)第3.3.21条规定,该检测批设计强度小于推定上限值,满足设计C30混凝土强度等级的要求,可采用设计强度值对该层柱进行安全性分析。

4.3 对回弹检测部位的合理选择

采用回弹法检测时,特别需要注意检测部位的选择,尤其是当混凝土构件受碳化影响较大的时候,同一根构件不同测区碳化值会有较大差异。因此,检测位置尽量选在构件的主要受力部位且测区的布置应均匀地分布在构件的长度方向并应全数检测所有测区的碳化深度值,由此测得的结果代表性强。在检测混凝土柱时测区应沿着柱高范围均匀布置,由于柱头位置混凝土往往因浇筑过程中集料下沉,浮浆较多,通过多次检测表明混凝土强度偏低。且柱头位置受较大弯矩,对构件安全性能影响较大,因此柱头部位应布置测区,否则检测结果不能真实的反映构件的实际强度,造成误判。

5 结语

通过工程实例表明,解决碳化在混凝土强度检测措施有:(1)全数检测碳化深度和抽检碳化深度得到的强度换算值的标准差和强度推定值均相差较大;(2)采用钻芯修正回弹法,强度换算值的标准差有可能超出规范限值要求,无法按批构件强度值评定;(3)采用《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344—2004)的计算方法,以测区为样本容量来确定混凝土强度推定区间;(4)采用回弹法检测时,需要注意检测部位的选择且应全数检测所有测区的碳化深度值。

摘要：通过工程实例,分析碳化在混凝土强度检测及计算中的影响,并提出解决措施,以供借鉴。

关键词：检测,混凝土强度,回弹法,碳化

参考文献

[1]JGJ/T23—2011,回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[2]CECS03:2007,钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].

8.结构材料强度检测 篇八

关键词：饰面砖;粘结强度;检测;质量控制

1 外墙饰面砖粘结强度的检测

1.1影响外墙饰面砖粘结强度的因素

1.1.1粘结材料因素

⑴饰面砖因素

市场上饰面砖的品种、花色比较多，质量也有好有差，參差不齐，如果饰面砖的质量不过关，就会影响到粘结的强度，如在高温天气下出现爆裂，或是在严寒气候下因吸水量过大而造成结冰胀裂等[1]。

⑵粘结料因素

饰面砖的粘结质量不但包括粘结时的牢固程度，同时还包括粘结性能的长期稳定性。一般情况下，粘结剂的性能和级配、水泥标号、砂的含泥量大小、砂浆的含水量等都会对粘结质量造成直接的影响。

⑶勾缝料因素

为了确保粘结的质量，饰面砖的勾缝料应当要具备较好的抗渗性、柔韧性和透气性，才能使大面积的饰面砖在热胀冷缩的情况下能够具有足够的伸缩余地，从而避免出现渗水冻胀或挤胀空鼓现象。

1.1.2施工作业因素

⑴保温层表面平整度因素

当保温层的表面平整度较差时，饰面砖粘结胶浆层的厚度就会很不一致，在冬夏温差较大或是昼夜温差较大的环境中，外墙饰面砖就会在长期、反复的热胀冷缩作用力下出现空鼓或裂纹。

⑵伸缩缝因素

伸缩缝主要是用来抵消饰面砖在热胀冷缩情况下的变形，如果伸缩缝的设置不合理，将会导致出现胀缝破坏现象。

⑶建筑外部造型部位处理不善因素

在建筑工程的外部造型安装部位和门窗洞口部位，如果没有做好相应的密封处理或是受到冲撞破坏，就会导致出现渗水、浸润等现象，从而影响到饰面砖的粘结强度。另外，对于老虎窗和女儿墙等造型部位，如果没有做好相应的保温层，也会出现饰面砖跨粘在两种不同基层上的现象，在胀缩应力作用下，就容易遭到破坏。

⑷施工环境因素

在进行饰面砖的粘贴施工时，施工环境对粘结强度有着重大的影响，如果强行在雨雪、负温等极端环境下施工，容易造成勾缝或粘结层的功能失效，从而严重影响到饰面砖的粘结强度。

1.2外墙饰面砖粘结强度的检测

1.2.1外墙饰面砖粘结强度检测仪的选择

在建筑工程中，外墙饰面砖的粘结强度通常要通过粘结强度检测仪来检测。粘结强度检测仪主要由数字测试显示系统和复合传感器组成，一般最大拉力为10KN，最小分辨单位则为0.01KN。

1.2.2外墙饰面砖粘结强度的检测步骤

⑴饰面砖试样的选择与切割

对饰面砖粘结强度进行现场检测时，每一种类的墙体饰面砖应当以1000平方米为一个检验批，少于1000平方米时则按1000平方米计;每一个检验批以取3个试样为宜，取样时必须随机抽取，并且在相邻的三个楼层中必须最少取一个试样，取样间距应当保持在500mm以上。

按照我国《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》JG110-2008中的相关规定，饰面砖试样的长度和宽度应当与标准块的相同，一般为95mm×45mm，若饰面砖为马赛克则为40mm×40mm。切割时，切割锯必须沿着饰面砖的四边进行，切割深度必须穿过粘结层到达相应的基体表面。

⑵粘结标准块

一般情况下，标准块都是采用高强建筑胶或环氧胶粘剂粘结在饰面砖试样上。粘结前，必须要先将试样的外表面清理干净，粘结后，必须马上用胶带将标准块固定在墙面上，以防止其移位或脱落，待粘结胶层固化后强度达到要求后，才可进行拉拔试验。

⑶安装粘结强度检测仪

安装粘结强度检测仪时，要先将带有万向接头的拉杆安装在标准块上，接着把穿心千斤顶穿过拉力杆，并使拉力杆与标准块的表面相垂直，然后再对千斤顶的活塞进行调整，使其升出2mm左右，最后再把数字显示器调零并将拉力杆的螺母拧紧。

⑷饰面砖粘结力拉拔试验

进行粘结力拉拔试验时，要以均匀的速度摇动转手柄，使油泵压力徐徐上升，待饰面砖试样断开时即可停止加压，这时应当仔细观察其破坏状态，并记录下粘结强度检测仪所显示的峰值，此值就是粘结力值。

⑸计算粘结强度[2]

饰面砖在拉拔力试验完成后，要先根据其断开性质来判断断开状态，然后再根据粘结力计算公式Ri=Xi/Si×103进行计算。其中，Ri为第i个试样的粘结强度（MPa），Xi为第i个试样的粘结力（KN），Si为第i个试样的面积（mm2）。

⑹粘结强度的评定

粘结强度的评定指标有两个：（带饰面砖的预制墙板：①每组试样的平均粘结强度≥0.6Mpa;②每组可有一个试样的粘结强度在0.4～0.6之间）、（现场粘贴的同类饰面砖：①每组试样的平均粘结强度≥0.4Mpa;②每组可有一个试样的粘结强度在0.3～0.4之间）。当一组试样都达到两个指标的要求时，其粘结强度合格;当一组试样两个指标都达不到时，其粘结强度不合格;当一组试样只达到两个指标中的一个时，必须在该试样的原取样范围内重新取两组试样进行检测，如果检测结果仍然有一个指标达不到时，则该粘结强度不合格[3]。

2 外墙饰面砖的粘贴质量控制

2.1现场粘贴外墙饰面砖应符合下列要求：

2.1.1施工前应饰面砖样板件粘结强度进行检验。

2.1.2应从外墙饰面砖的施工人员中随机抽选一人，在每种类型的基层上应各粘贴至少1平方米饰面砖板件，每种类型的样板件应各制取一组3个饰面砖粘结强度试样。

2.1.3应按饰面砖样板件粘结强度合格后的粘结配合比和施工工艺严格控制施工过程。

2.2加强对材料的质量控制

2.2.1饰面砖的质量控制

饰面砖必须具有正规厂家出示的合格证，并且质地要坚硬，要有平整光洁的表面、整齐的边缘、一致的色泽和尺寸，不得出现损坏的棱角、裂纹和暗痕等现象，同时，其他的性能指标也都要符合国家现行标准的规定。

2.2.2水泥的质量控制

粘贴外墙饰面砖使用的水泥一般选择325#可425#的普通硅酸盐水泥，但必須确保水泥的体积安定性合格，并且初凝时间不得早于45分钟，终凝时间则不能超过12小时。

2.2.3砂的质量控制

在粘贴外墙饰面砖过程中，找平层和结合层应当使用中粗砂，且要将砂的含泥量控制在2%以内，勾缝则应当选择细砂。

2.2.4水的质量控制

粘贴外墙饰面砖时所使用的水必须要干净，不得混有其他杂物，一般选择自来水即可。

2.3做好施工准备工作

2.3.1做好饰面砖的筛选工作

即使是同一厂家生产的同类饰面砖，在颜色、规格尺寸上也难免会出现一定的差异，因此，饰面砖在使用前必须将具有缺陷、色差和尺寸偏差的筛选出来。

2.3.2加强基层表面的处理

在施工前，应当先清理干净基层表面的松散砂浆、尘土、污垢和油渍等杂物，然后再洒水将表面湿润，但基层表面不得出现明水，对于墙面基层混凝土则应当将其表面凿毛，加气混凝土表面还必须要钉上钢板网。

2.3.3做好结构件、预埋件的安装和防水工作

对于阳台栏杆、门（窗）框及其他的预埋件，必须在施工前预先安装好，以免因打凿而造成饰面砖的损坏，同时，还要做好相应的排水措施，以免因雨水冲刷而使刚粘贴好的饰面砖遭到破坏。另外，在阳台、脚手眼、门窗洞和排水管预埋件等部位还应当进行防水处理。

2.3.4做好夏季施工的防晒工作

在夏季施工时，应当尽量避免在日照强的时间段进行饰面砖的粘贴施工，或是采取相应的措施进行防晒、遮阳，以免因砂浆早期胶水而影响到饰面砖的粘结强度。

2.4加强对外墙饰面砖粘贴施工的质量控制

2.4.1基层抹灰

基层要严禁出现脱层、空鼓爆灰等现象，当外墙面积较大时，可分片进行基层抹灰施工，在无法一次抹完的情况下，应当在阴阳角交接部位或是分格线部位间断施工。基层抹灰完成后，应当保证表面平整，并以隔天浇水的方式进行养护。

2.4.2标示控制线

要依据饰面砖的排版大样图和建筑的轴线，在外墙上标示出垂直和水平的控制线，以确保处于同一水平线上的饰面砖围绕一周后能够交圈。同时，还必须依据饰面砖尺寸、墙面尺寸和接缝宽度的要求弹出分格线。

2.4.3预排饰面砖

按照标示的控制线和分格线进行饰面砖的预排时，如果出现误差要及时进行调整。对于墙上的孔洞、墙面管或突出物等部位，必须在一整块砖上进行切割，严禁采取碎砖拼凑的方法进行粘贴。

2.4.4粘贴饰面砖

⑴饰面砖的粘贴必须要牢固，不得出现裂缝或空鼓现象。

⑵饰面砖的粘贴必须按“从上到下”的方法分段进行。

⑶饰面砖使用前必须把粘贴面清理干净并浸泡2小时进行湿润，待表面水分阴干后才可以使用。

⑷粘贴饰面砖时，必须确保砂浆饱满，贴上后要用铲柄轻轻敲击，以达到平整、密实砂浆的目的。

⑸为了避免出现砖缝不归中现象，在外墙的阳角部位必须采取45度拼角。

⑹在腰线、窗台和女儿墙压顶等部位，必须采取顶面砖压立面砖的方法，以免因向内渗水而出现空裂现象。

2.4.5勾缝

饰面砖在粘贴完成并养护3天后，经过检验合格的，即可进行勾缝。勾缝用的水泥砂浆必须按1：1的比例配制，以避免缝隙内出现渗水现象;勾缝要按照先横后竖的顺序进行，宽度要控制在8～12mm范围内，深度则以凹进饰面砖2～3mm为宜;勾缝严禁采取擦缝法，以免污染砖面;勾缝施工完成后必须用布擦干净砖的表面。

2.5加强对外墙饰面砖粘贴成品的保护

饰面砖粘贴施工完成后，应当及时把表面的砂浆清除干净，并用湿棉纱擦洗，同时，对于柱、门口等阳角部位，必须在易受碰撞处使用木板进行防撞保护。

3 结论

只有加强对外墙饰面砖粘结强度的检测和质量控制工作，才能够及时发现工程中存在的问题并加以解决，才能够更好地保障外墙饰面砖的粘结强度和质量，从而使外墙饰面砖更好地服务于建筑工程。

参考文献：

[1]冯鑫，肖松，董艳蕊.浅析饰面砖粘结强度的检测[J].科技致富向导，2012（4）.

[2]秦培晟.外墙饰面砖粘结强度检测及质量控制[J].山西建筑，2012（32）.

9.结构材料强度检测 篇九

.汽车用高强度钢板

长期以来，钢铁一直是汽车工业的基础，虽然汽车制造中铝和塑料的用量不断增加，但钢铁材料仍是汽车的主要材料。21世纪的汽车行业，降低燃料消耗、减少CO2和废气排放已成为社会的需求，作为材料生产厂的钢铁业为了适应这种发展趋势，已开发出许多种类的高强度钢板来帮助减轻汽车重量，适应汽车工业的新要求。近年来，超轻超薄高强度钢板的品质和性能大大提高，相信到2020年，高强度钢板在汽车上的使用率将超过70%。1.1 高强度钢板等级划分

对于高强度钢的定义，一直并无定论，被钢铁界普遍认同的是ULSAB-AVC(Ultra Light Steel Auto Body-Advanced Vehicle Concept)联合会进行的划。将屈服强度为210—550MPa的钢定义为高强度钢(HSS，High Strength Steel)，也就是传统的高强度钢，典型的如碳锰(CMn)钢、烘烤硬化钢(BH)等。屈服强度为550MPa以上的钢定义为超高强度钢(UHSS，Ultra High Strength Steel)，典型的如孪晶诱导塑性钢(TWIP钢)、热成形钢(HF)等。而先进高强度钢(AHSS，Advanced High Strength Steel)的屈服强度覆盖于HSS和UHSS之间的强度范围，在500-1500MPa之间，典型的如双相钢(DP钢)、相变诱发塑性钢(TRIP钢)、马氏体钢(MART钢)。图1为各类汽车用钢板的屈服强度与延伸率的关系，随着强度的提高，延伸率下降。在ULSAB-AVC项目中，为了同常规的高强度钢板区别开来，把DP钢、TRIP钢和B钢等以相变强化为主的钢板统称为先进高强度钢板，这类钢板具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业。

图1 各类汽车用钢板的屈服强度

与延伸率关系图

1.2 汽车用热成形高强度钢板

先进高强度钢板是车身轻量化的主要发展方向，为了兼顾轻量化与碰撞安全性以及高强度下冲压件回弹与模具磨损等问题，热成形高强度钢及其成形工艺和应用技术应运而生。目前凡是达到U-NCAP碰撞4星或5星级水平的乘用车型，其安全件(A/B/C柱、保险杠、防撞梁等)大都采用了抗拉强度1500MPa、屈服强度1200MPa的热成形钢。同时，在先进高强度钢板的冷成形中，为了解决成形裂纹和形状冻结性不良等问题，热冲压材料的开发和应用引人注目，已用其进行了强度高达1470MPa级汽车部件的制造。

目前，世界上热成形用钢几乎都选用硼钢种，因为微量的硼(B)可以有效地提高钢的淬透性，可以使得零件在模具中以适宜的冷却速度，获得所需的马氏体组织，从而保证零件的高强度水平。硼的作用在20世纪50年代早期就被人们所认识，硼只有固溶在钢中才能起到强化作用。由于硼与氧和氮有强烈的化学亲和力，因此在钢中添加硼时都需要添加一些强氧化物和氮化物形成元素，如铝、锆和钛等。固溶的硼偏析在奥氏体晶粒边界，延迟了铁素体和贝氏体的形核进而增加了钢的强度。含硼超高强度钢板的强度可以高达1500Mpa，为普通钢板强度的3～4倍，将其应用于汽车零部件不仅可以直接减少料厚、降低车身重量，还可以提高汽车的安全性，以及相关联的降低油耗、节约能源、减少汽车排放等。并且硼钢属于含硼高强度钢板，废物可以充分回收利用，有利于降低环境污染。常用的钢种包括：Mn-B系(上海宝钢开发)热成形用钢、Mn-Mo-B系(北美、欧洲等多用此系列)、Mn-Cr-B系(高淬透性热成形钢)、Mn-Cr系(部分马氏体热成形钢)、Mn-W-Ti-B系(如韩国POSCO 公司开发的高烘烤硬化细晶粒热成形钢)。高强度钢板热成形加工工艺

2.1 热成形加工工艺基本原理 2.1.1热成形理论基础 热成形工艺与传统的成形工艺相比，其特点是在板料上存在着一个不断变化的温度场。那么热成形用钢板的成分就有一些特殊的要求，其成分设计也要适应热成形过程中的热循环。在这个温度场的影响下，板料的基体组织和力学性能发生了变化，从而板料的应力场也发生了变化。在成形过程中，板料的应力场变化又反作用于温度场，如图2。热成形工艺，正是这样一个板料内部温度场与应力场同时共存，相互作用，耦合的变化过程，对板料在成形过程中的流动、变形等造成影响。表1简单地描述了这些相互作用。

图2 应力场、温度场和金属微观组织的相互作用

表1 应力场、温度场和金属微观组织的相互作用的描述

2.1.2 实际热成形加工工艺

实际热成形工艺原理如图5。首先把常温下强度为500~600 MPa的高强度硼合金钢板加热到880~950℃，使之均匀奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，之后保压快速冷却淬火，使奥氏体转变成马氏体，成形件因而得到强化硬化，强度大幅度提高。比如经过模具内的冷却淬火，冲压件强度可以达到1500 MPa，强度提高了250%以上，因此该项技术又被称为“冲压硬化”技术。实际生产中，热冲压工艺又分为两种，即直接工艺和间接工艺。图3(a)所示的是直接工艺，下料后，直接把钢板加热然后冲压成形，主要用于形状比较简单变形程度不大的工件。对于一些形状复杂的或者拉深深度较大的工件，则需要采用间接工艺，先把下好料的钢板预变形，然后再加热实施热冲压，如图3(b)。

(a)直接工艺(b)间接工艺

图3 工艺说明图

2.2热成形加工关键技术

对高强度钢板的热成形技术，我们需要重点关注的是用钢选择、热成形用钢的表面镀层、模具设计和热成形零件的检测问题。

2.2.1 热成形用钢选择

热成形用钢的选择是保证热成形零件性能的重要一环。高强度钢板的热成形性主要分包括以下形式：深冲成形性、胀形成形性以及延伸凸缘成形性等。一般认为：深冲成形性取决于钢板塑性应变化的Lankford值；胀形成形性取决于钢板的延性；而延伸凸缘成形性取决于钢板的局部变形能和显微组织均匀性。B在支配延伸凸缘成形性和弯曲成形性的显微组织均匀化方面起到了重要作用，故一直采用F+B和B单一组织；而且为了实现高强度化目标，也采用了低碳M。马氏体钢中的22MnB5钢的原理与此相符，是典型的热冲压材料钢(具体成分见表2)，它利用钛和硼微合金化的方法，通过热成形后急冷获得高的成形度和极高的强度(图4)。目前，热成形MnB钢板在欧美和日本主要汽车制造企业已经开始使用，如新型Golf V6车有5个零部件用MnB钢制成，最新的第六代PASSAT车型有9个这样的部件。图5是宝钢开发的热冲压成形用含硼钢的CCT(连续冷却相变)曲线，经过 950℃左右单相奥氏体区的加热保温后，当冷却速度大于15℃/s后，钢板的组织转变为全马氏体组织，其硬度为HV450～500，强度达到1300—1500MPa。

图4 热成形过程中22MnB5钢的性能变化示意图

图5 热冲压用钢板典型CCT曲线 2.2.2 热成形用钢的表面镀层

用于热成形的硼钢，将之加热到奥氏体形变点以上，金属模冲压成形与淬火几乎同时进行。但是对热成形用钢的研究表明，由于延伸性和韧性的不足，较之其高强度的性能，热成形用钢不能获得充分的冲击吸收能(即韧性值不高)。因此，如何调整其成分以改善这些特性是今后的重要课题。在热成形过程中，钢板在高温下暴露于空气中，不可避免地会引起表面的氧化，形成氧化铁皮，为了不影响后续的涂装工序，热成形后的零件需要经过喷丸或酸洗去掉钢板表面的氧化铁皮，这无形中又增加了生产成本。与此同时，钢板在氧化的同时也会引起钢板表面的脱碳，进而影响钢板的强度。此外，随着汽车零件耐腐蚀性能要求越来越高，表面进行镀层处理的钢板越来越受到人们的重视，一系列热成形用镀层钢板被相继开发出来，同常规的冷成形用镀层钢板不同，热冲压用钢板的镀层需要具备抗高温和耐腐蚀的特点。目前开发的用于热成形的镀层板包括：镀Al板、镀Al-Si合金板和镀Zn板等。韩国POSCO钢铁公司正在开发纳米镀层板，以提高镀层的结合力，防止镀层在加热和成形淬火过程中剥落。

2.2.3 热成形模具设计

由于热成形过程中钢板及模具都在900℃以上到室温这一复杂的温度中变化，并且模具集板料成形与淬火过程于一身，所以模具设计是热成形技术的另一个难点问题。其主要技术流程包括模具表面设计、模具冷却系统设计和模具结构设计等。可用计算机和LS-DYNA软件进行成形模拟和冷却过程模拟，利用材料的高温性能如流变曲线、摩擦系数、FLD等参量进行成形模拟，并进行热传递模拟，这一过程实际是热力学、机械学耦合模拟。其模拟结果将作为模具设计方案确定的重要依据，并据此进行原型试生产和批量生产。同时，我们还可利用计算机模拟，进行碰撞分析和静载压溃分析。(1)模具材料的选择。

热成形的模具材料相比常规成形提出了更高的要求。不仅要求模具有良好的热强度、热硬度，高的耐磨性和疲劳性能，而且要能保证成形件的尺寸精度。同时要能够抵抗高温板料对模具产生的强力热摩擦以及脱落的氧化层碎片及颗粒在高温下对模具表面的磨粒磨损效应，并且能够稳定的工作在剧烈的冷热交替条件下。根据模具的加热温度，选用合理的模具材料，一般需要参考热锻用热作模具钢，选用合理的模具材料。蒂森的热冲压模具，采用具有很高热传导系数的模具材料(Glidcop—一种Al2O3/Cu复合材料)。(2)模具凸、凹模设计。

由于热胀冷缩的影响，零件最终的尺寸和冲压成形时的尺寸存在一定的误差，因此为保证零件的尺寸精度，必须在考虑热胀冷缩效应的基础上合理确定模具凸、凹模的尺寸。(3)冷却机构的设计。

对于热成形零件冷却机构的选择既要保证零件的冷却速度足够大，如某硼钢的临界冷却速度为30℃/s，使奥氏体尽可能多地转化成马氏体，保证零件的强度。而且还要避免零件和模具因冷却速度过大而引起开裂。通常采用在模具内通冷却水的方式对模具并通过模具对成形后的零件进行冷却。

(4)目前板材热成形工艺应用中尚存在的难点热成形工艺作为一种新型的、特殊的工艺也有其自身的缺点。

a)零件成形后冷却速度和保压时间难控制。

b)由于热加工成形的零件在冷却至室温的过程中，不同部位冷却速度不同会导致零件发生严重的变形，从而影响成形零件的尺寸精度。

c)由于热成形零件后续加工难度大，因而只能是应用于一道工序即可成形的简单零件，如梁、柱等类型的零件。同时，热成形工序并入现有冲压车间难度大。

d)与普通冲压模具相比，由于受模具材料的强度选择、模具热处理工艺、高应力集中、模具表面温度频繁升高和降低、以及由于模具凸、凹模表面的高温软化加剧了磨损等因素的影响，热成形模具容易失效，导致模具使用寿命降低。2.2.4 热成形零件的检测

热成形零件具有的压溃性能(碰撞后的低的侵入)决定了其很适合用于安全件。热成形零件的加工通常需要经过激光切割、冲裁孔、点焊、冷成形、装配以及油漆等工序，因此对热成形零件需要检测的内容很多。首先是要对热成形零件进行力学性能检测、形状检测、厚度分布检测和引入的内应力检测，还要根据不同零件的不同要求，采用不同的方法进行实物性能检测。对于一个合格的热成形零件，应当满足高强度、轻量化和安全性的要求，同时还应具备好的强度与韧性结合性、尺寸稳定性、可加工性(几何尺寸稳定性)、可焊性以及疲劳抗力等。热成形钢技术应用发展

国内首家热冲压零部件有限公司于05年在宝钢成立。并且用于热冲压成形的高强度钢—硼钢，也是由上海宝钢独家供货。宝钢生产的硼钢牌号为：1.85mm以上热轧，BR1500HS；1.85mm以下冷轧，B1500HS。与欧洲热冲压高强度钢22MnB5对应。屈服强度1000MPa、抗拉强度1400MPa、延伸率5%。相对于热冲压零部件有限公司的批量生产，宝钢股份研究院技术中心拥有独立的试制生产线。从2005年开始，已完成车身165个件的试制，其中12个样件一次试制成功。表3为宝钢热冲压机组相关参数。表3 宝钢热冲压机组相关参数

近几年来，热成形制造的零件的应用越来越广泛。中国上海大众在PASSATB6等多款车型中，热成形的部分占据了整个车身质量的15%，一般用在A/B/C柱及加强板还有中央通道、保险杠支架等地方。将典型的热成形用钢22MnB5在冲压前加热到950℃附近，然后在一个水冷模具中加压成形，再通过模具淬火最终零件的强度可以将大众汽车提到的1500MPa。但是在强度提高的同时，硼钢的冲击韧性受到越来越多的关注。由于微观组织全是由非常硬的马氏体构成，韧性就降低了，这一点非常关键。因为在碰撞试验中，这些零件通常都是放在用来承受很高的冲击载荷的地方。但是，现在还没有可靠的材料可以用来进行韧性与脆性之间的转换。在蒂森公司最近对淬火－回火的厚坯的研究中提到，铌微合金化的应用可以提高热成形钢的韧性。在这种情况下，用来防止硼和溶解的铌相结合，钛应该由铌和铝的化合物取代。这样做的结果是造成裂纹起始点的TiN粒子可以避免或被细小的碳、氮铌化物沉淀取代，从而降低热轧时晶粒尺寸，同样也可以在冲压前加热到950℃的过程中限制晶粒的长大。通常，晶粒细化对韧性是有利的。

由高强度板热成形制造的车身零部件如图6所示。与传统成形零件相比，热成形零件具有以下优点：

1)高强度：屈服强度可达到1200MPa，抗拉强度可达到1600MPa-2000MPa。2)高硬度：高达6t的静压不损坏。3)轻量化：板厚比传统钢板减薄达35%。

4)消除回弹影响，提高制造精度。

图7 高强度钢板热成形零部件

(前后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶构架、车底通道框架、仪表台支架以及车门内板、车门防撞杆等)结束语

10.结构材料强度检测 篇十

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半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性

半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性

摘要 ：通过分析半刚性基层材料包括石灰稳定类材料、水泥稳定类材料、综合稳定类材料的强度形成和缩裂特性，充分认识沥青路面裂缝的产生原因，提出对裂缝的预防和处理措施。

关键词：半刚性基层材料 强度形成 缩裂特性

中图分类号： U416.223 文献标识码： A 文章编号：

近年来，我区的公路建设迅猛发展。由于独特的地理环境，新建的无论是一般公路、还是高速公路，90%以上都采用半刚性基层。这种结构形式具有较高的强度、承载力和使用性能，为实现“强基薄面”结构提供了可靠保证，使得其在全区公路路面建设中得以广泛应用。但与此同时，随着半刚性基层的大量采用，这种结构形式存在的难以克服的缺点也日益显现，导致路面使用质量和寿命达不到应有的水平。因此，充分认识半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性，有针对性的进行研究和利用，对进一步改善路面实际使用效果具有非常重要的现实意义。

一、半刚性基层材料的强度形成

半刚性基层材料的强度由于稳定材料与土石材料在掺配、拌和、压实过程中发生了一系列的物理、化学反应而形成。

石灰稳定类材料的强度形成。其强度形成主要是石灰与细粒土的相互作用。土中掺人石灰，石灰与土发生强烈的相互作用，从而使土的工程性质发生变化。初期表现为土的结团、塑性降低、最佳合水量增大和最大密实度减小等;后期变化主要表观在结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。影响石灰土强度与稳定性的主要因素有:土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期等。各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘士类土都可以用石灰来稳定。各种化学组成的石灰均可用于稳定土。但白云石石灰的稳定效果优于方解石石灰。石灰剂量是按消石灰占干土重的百分率计。石灰剂量较低时(小于

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3%-4%)，石灰主要起稳定作用，使土的塑性、膨胀性、吸水量降低，具有一定的水稳定性。随着石灰剂量的增加，石灰土的强度和稳定性提高，但当剂量超过一定范围，过多的石灰在空隙中以自由灰存在，将导致石灰土的强度下降。石灰土的最佳剂量随土质的不同而异，土的分散度越高则最佳剂量越大。最佳石灰剂量也与养生龄期有关，在28d内，最佳石灰剂量随着龄期的增长而增大，28d后基本趋于稳定。石灰土的强度形成需要一定的温度和湿度。高温和适当的湿度对石灰强度的形成是有利的，这是因为湿度高可使反应过程加快，但湿度过大(湿砂养生)会影响新生物的胶凝结晶硬化，从而影响石灰土强度的形成。石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律。

水泥稳定类材料的强度形成。其强度形成主要是水泥与细粒土相互作用。影响水泥稳定土强度与稳定性的主要因素有土质、水泥成份与剂量、水等。土的矿物成分对水泥稳定土的性质有重要影响，除有机质或硫酸盐含量高的土外，各种砂砾上、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。要达到规定的强度，水泥剂量随粉粒和粘粒合量的增加而增高。实践证明，用水泥稳定级配良好的土，既可节约水泥，又能取得满意的稳定效果。水泥的成分和剂量对水泥稳定土的强度有重要影响。通常认为，各种类型的水泥都可用于稳定土。实践证明，对于同一种土，水泥矿物成分是决定水泥稳定土强度的主导因素。一般情况下，硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥则较差。当水泥的矿物成分相同时，水泥稳定土的强度随着水泥比表面和活性的增大而提高。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增加，但考虑到水泥稳定土的抗温缩与抗干缩以及经济性，应有一个合理的水泥用量范围。含水量对水泥稳定土的强度有重大影响。当混合料于合水量不足时，水泥就要与土争水，若土对水有较大的亲和力，就不能保证水泥完成水化和水解作用。水泥稳定土需要湿法养生，以满足水泥水化的需要。水泥剂量大、养生温度高时，其增长速率大。水泥稳定土的强度随龄期的增长而增长，二者之间大致呈指数关系。

综合稳定类材料的强度形成。综合稳定类材料是以石灰或水泥为主要结合剂、外掺少量活性物质或其他材料，以提高和改善土的技术性质。单纯用石灰稳定砂性土效果一般较差，而采用二灰综合稳定则

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效果显著提高。粉煤灰是一种火山灰物质，它含有活性的氧化硅和氧化铝，在石灰的碱性激发及相互作用下生成含水的硅铝酸钙。这些新生的胶凝物质晶体具有较强的胶结能力和稳定性。由于粉煤灰系空心球体，所以掺人粉煤灰后，石灰土的最佳含水量增大、最大干密度减少。尽管如此，其强度、刚度及稳定性均有不同程度提高，尤其是抗冻性有较显著的改善，而温度收缩系数比石灰土有所减少，这对抗裂有重要意义。粉煤灰是一种缓凝物质，由于表面能低，难于在水中溶解，导致二灰混合料体系中火山灰反应相当缓慢，这是二灰稳定类后期强度高，平期强度低的根本原因。为了改善水泥在土中的硬化条件，提高水泥稳定效果，常常在掺加水泥的同时掺加少量其他添加剂。石灰是水泥稳定土产最常用的添加剂之一。在水泥稳定之前，先往土中掺加少量的石灰，使之与土粒之间进行离子交换和化学反应，为水泥在土于的水解和硬化创造良好的条件，从而加速水泥的硬化过程，并可减少水泥用量。掺加石灰还可扩大水泥稳定土的适用范围，一些不适于单独用水泥稳定的土(如酸性粘土、重亚粘土等)，若先用石灰处理，可加速水泥土结构物的形成。此外，由于石灰可吸收部分水分改变土的塑性性质，故用水泥稳定过湿土(比最佳合水量高4%-6%)时，先用石灰处理，能获得良好的稳定效果。

二、半刚性基层材料的缩裂特性

半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生开裂，当沥青面层较薄时，易形成反向裂缝，进而严重影响路面的使用性能。了解各种半刚性基层材料的缩裂特性，有利于技术人员科学地进行路面处理，从而把裂缝减少到最低程度。

半刚性基层材料的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。在国外，普遍采取对裂缝进行封缝，而在交通量繁重或者高速公路上，这种封缝工作十分困难，严重影响交通，也不安全。而在我国，目前根本就没有发现裂缝就进行沥青封缝的习惯，因而开裂得不到有效的处理。裂缝的存在导致两种后果，首先是裂缝中进水，导致沥青层和基层界面条件的变化，使基层、底基层、路基的水分状况恶化，承载能力迅速降低，表面产生水力冲刷，出现灰浆，并形成裂缝处唧浆、坑槽；其次是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的最新【精品】范文 参考文献

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另一侧时，荷载变化不再连续，使路面裂缝两侧发生大的应力突变，会形成很大的上下剪切和表面受拉。

半刚性基层非常致密，它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径，除了降雨、降雪、化雪的表面水外，还有多种来源，如冬季由于冰冻引起的水分积聚和春融期间产生的积水；超限超载车辆为了降温需要向轮毂不断喷水，以保持汽车的刹车性能，使路面常年处于潮湿状态；中央分隔带的绿化浇水、挖方路段的裂隙水、路面铺筑过程冲洗的水等等。可以说，水进入沥青路面是不可避免的，如果不能及时排走就将造成危害。界面上水的存在改变了界面连续的边界条件，使路面的受力状态变得十分不利，成为导致路面破坏的直接原因。

半刚性基层有很好的整体性，但是受水的影响敏感，在长期浸水条件下，板体结构会逐渐破坏，反映为路面弯沉，沥青路面开始出现破损，弯沉迅速增大，并导致结构性破损。现在许多高速公路竣工验收阶段的弯沉很小，以后逐步变大。许多路面在损坏初期开挖可见基层往往是完好的，弯沉并不大。这说明，除了少数确实是因为基层施工不好的原因外，大部分基层发生结构性损坏，是发生在沥青面层损坏之后。

半刚性基层很难跨年度施工，无论是直接暴露还是铺上一层让下面层过冬，都避免不了发生横向收缩裂缝，从而为沥青路面的横向裂缝埋下隐患。甚至在冬天就从缝中进水(融雪)、半刚性基层暴露的还可能冻疏，影响强度的形成。

用一句话来概括就是：开裂和进水且难以排走是半刚性基层沥青路面结构的致命缺点。

半刚性基层材料的收缩分为温缩与干缩两种。研究表明:若以最佳含水量状态下各种半刚性基层按温缩系数的大小排序是:石灰土>石灰砂砾>二灰>水泥砂砾>二友砂砾;按其干缩系数的大小排序为:石灰土>石灰砂砾>二灰>二灰砂砾>水泥砂砾。半刚性基层的收缩开裂，对于含土较多材料以干缩为主，对于含粗集料较多的材料以温缩为主。半刚性基层的干缩主要发生在竣工后初期阶段，当基层上铺筑沥

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青面层以后，基层的含水量一般变化不大，此时半刚性基层的收缩转化为以温缩为主。

半刚性基层材料的抗裂性能是以温缩抗裂系数与干缩抗裂系数来评价的。抗裂系数愈大，表明材料的抗裂性能愈强，在同样条件下，能承受较大的温度或湿度的变化而不裂。按半刚性材料的温缩抗裂系数的大小(均按最佳状态)排序为:二灰砂砾>二灰>石灰砂砾>水泥砂砾>石灰土。按干缩抗裂系数的太小排序为:二灰>二灰砂砾>水泥砂砾>石灰砂砾>石灰土。

半刚性基层材料的类型与配合比的选择，应根据当地的自然条件与基层所处的环境来确定。在条件可能时，应优先用二灰稳定类基层，二灰砂砾类集料含量约75%时，抗干缩与温缩能力均较强，可适用于不同地区，主要是解决早强不足的问题。水泥砂砾类，水泥含量约为5%时，具有较强的抗干缩能力，适用于温差不大的地区。石灰砂砾类，抗干缩和温缩能力却较差，宜采用水泥石灰综合稳定，以部分水泥代替部分石灰，提高其抗干缩能力，减轻缩裂。

从目前的实践看，早期修建的半刚性基层沥青路面，很多已进入路面大修，由于采用半刚性基层，目前的大修方案基本都采用“开膛破肚”法，然后对路基进行补强，再重铺路面结构层。这种方法费时费力费资金。因此，在做好半刚性基层路面管护，尽可能延长路面使用期限的同时，要不断更新路面基层设计理念。为了提高路面整体的抗变形能力，将原来的半刚性基层安排在柔性基层下做路面的底基层，以期综合利用柔性基层和半刚性基层的优点，克服柔性基层抗变形能力差和半刚性基层反射裂缝的缺点，能够有效地消减沥青路面的反射裂缝，减少水损害的发生，改善路面的长期使用性能和适应环境的能力。