第5章 试验类型
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第五章砂石材料试验检测技术本章着重阐述的内容有:(1)砂石材料的基本概念;(2)路用砂石材料的技术性质和技术要求;(3)矿质混合料的级配理论和组成设计方法;(4)砂石材料在道路施工中常用的试验检测技术。
通过相关内容的学习,掌握砂石材料的关键技术性质和主要试验操作方法,为进一步学习和掌握水泥混凝土和沥青混合料有关理论知识和试验检测技术打下基础。
第一节砂石材料基本概念一、砂石材料分类砂石材料是石料和集料(又称骨料)的总称。
主要包括:直接开采的天然岩石或经机械加工制成的具有一定形状和尺寸的石料制品;天然岩石经长期风化、地质作用而形成的卵石、砂砾石以及经开采轧制加工得到的碎石等。
1.石料根据石料形成时的地质条件,可将其分成岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
这三类石料的基本特征列于表5-1。
2.集料根据不同的方式可将集料划分成不同的类型。
(1)根据集料形成的过程可分为经自然风化、地质作用形成的卵石(砾石)和人工机械加工而成的碎石。
(2)根据粒径大小可分为粗集料和细集料(又称砂)。
(3)根据化学成分分为酸性集料和碱性集料。
二、集料粒径根据粒径的大小将集料分成粗、细两种类型。
长期以来,不同用途粗、细集料粒径的划分采用不同的划分尺寸。
用于水泥混凝土的粗、细集料分界尺寸是5mm(圆孔筛);而用于沥青混合料时,该界限为2 .36mm(方孔筛)。
大于该分界尺寸(包括该尺寸)的颗粒是粗集料,其余则是细集料。
有关集料粒径内容还涉及一个较为重要但又容易引起混淆的概念—集料的最大粒径,这一概念由两个不同定义构成,即集料最大粒径和集料公称最大粒径。
1.集料最大粒径指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。
2.集料公称最大粒径指集料可能全部通过或允许有少量筛余(筛余量不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。
这两个定义涉及的粒径有着明显区别,通常集料公称最大粒径比最大粒径要小一个粒级。
但在实际使用过程中,甚至在一些书本资料上也常常不加以严格区别,容易引起混淆。
第五章模型试验5.1概述结构试验模型,是仿照原型(真实结构)并按照一定比例关系复制而成,它具有原型的全部或部分特征。
通过对模型的试验,可以得到与原型相似的工作情况,从而可以对原型的结构性能进行了解和研究。
模型试验的主要问题是如何设计模型。
为了使模型试验的结果能与原型联系起来,进行模型设计时必须遵循一定的规律,即应根据相似理论来设计模型。
相似理论是研究相似现象性质和鉴别相似现象的一门科学,它提供了确定相似判据的方法,是指导模型试验、整理试验结果并把这些试验结果推广到原型上去的理论。
(1)为验证一种新的理论,这种试验有时不可能在真实结构上进行(例如破坏性试验或地震反应试验),或不宜在真实结构上进行(例如要求改变某些参数、研究不同条件下某一因素的影响),这时需要模型试验。
(2)为检验设计或提供设计依据,设计比较复杂的结构或新型结构时,往往对计算结果没有把握,必须依靠模型试验来判断所设计结构物的性能。
并把试验结果应用到该设计中去。
5.2相似定理1.相似第一定理—相似现象的性质几何学中的图形相似是指它们相应角的大小相等、相应点之间的距离成比例。
而两个物理现象的相似是指两个现象具有相同物理性质的变化过程,而且两个现象中对应的同名物理量之间有固定的比例常数。
结构模型试验就是根据物理现象的规律,用模型试验来模拟原型结构的实际工作情况,再根据模型试验的结果来反推原型结构的某些特性下面通过分析两个质点系的动力相似,说明相似第一定理的内容两个质点系的质量为:m1,m2, …,m i,…m nM1,M2…,M i,…M n称 为相似判据。
相似第一定理为:相似现象的相似指标等于1,或者相似判据相等。
相似第一定理说明相似现象的基本性质,相似判据相等是两个相似现象的必要条件。
相似判据把两个相似现象中的物理量联系起来,以判别两个现象是否相似并把某一现象研究所得的结果推广应用到另一相似现象中去、2.相似第二定理-相似判据的确定相似第一定理指出了相似现象必须满足的条件—相似判据相等,相似第二定理则指出了确定相似判据的方法1)方程式分析法研究现象中的各物理量之间的关系可以用方程式表达时,可以用表达这一物理现象的方程式导出相似判据。