Вопрос 12

12. Расчетные характеристики несвязных материалов и методы их определения.

Определение прочностных и деформационных свойств конструкционных материалов на практике является сложной задачей, поскольку как было отмечено, эти свойства не постоянны, зависят от температуры, режима нагружения, микро- и макроструктуры материала.

Обычно деформационные свойства грунтов и других сыпучих материалов определяют по методу вдавливания штампа определенного диаметра. Для этого в образец материала устанавливают штамп диаметром d и погружают силой F, замеряют деформацию l_o, затем нагрузку снимают и фиксируют упругую часть деформации.

Модуль упругости определяют как:

,

где P – удельное давление на штампе, .

Прочностные характеристики в зернистых материалах (, С) обычно определяют методом плоско-параллельного сдвига. К образцу материала прикладывают нормальную нагрузку Р и определяют сдвигающую силу Т, строят график зависимости.



tg

Таким образом получают деформационные характеристики Е и прочностные , С.

Во всех случаях расчетные характеристики выше указанных материалов определяют при расчетной влажности.

Вопрос 13

13. Расчетные характеристики монолитных материалов и методы их определении.

Более сложной задачей является определение расчетных характеристик монолитных материалов, особенно содержащих органическое вяжущее, связано это с наличием реологических свойств и зависимостью характеристик от температуры и времени нагружения.

Модель упругости монолитных материалов можно определить методами статического и динамического нагружения. При статическом методе строят зависимость деформации от времени при постоянном напряжении (см. выше).



σ=const

,

где К – коэффициент, учитывающий вид напряженного состояния (сжатие, изгиб и т.д.), а также размеры и форму испытываемых образцов.

При методе динамического нагружения используются специальные испытательные машины, обеспечивающие расчетную скорость деформации образца, а также запись диаграммы (нагрузка – деформация). Получают кривую, на кривой находят прямолинейный участок с соответствующие ему σ и .

Для определения прочностных свойств также в основном используют вышеуказанные испытательные машины, строят такую же диаграмму.

Показателю прочности соответствуют максимальный уровень напряжений. Если в дорожной одежде работа материала предусматривается только упругой стадией. То в качестве показателя прочности принимают предел упругости σ_А.

Для определения модуля упругости могут использоваться некоторые методы, основанные на резонансно-акустическом подходе (измерение скорости ультразвука) или измерений сопротивления материала проникновению инденторов (шарики, цилиндры и т.д.).Во всех случаях измерения прочностных и деформационных характеристик монолитных материалов производят при расчетной температуре Т, расчетном времени нагружения t_p (статический метод) либо расчетной скорости деформации V_д (динамический метод).

В целом, определение свойств монолитных материалов сложная и трудоемкая задача. Требует больших трудозатрат, дорогостоящего оборудования, высокой квалификации специалистов, поэтому на практике прибегают к упрощенным способам определения выше указанных характеристик.