材料機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定

武漢理工大學(xué)材料機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定無機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)—力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四十二材料機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定Ⅰ.水泥機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定Ⅱ.混凝土機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定

Ⅲ.玻璃機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定

Ⅳ.陶瓷機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定

Ⅰ.水泥機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定水泥的強(qiáng)度在使用中具有重要的意義。水泥強(qiáng)度是指水泥試體在單位面積上所承受的外力，它是水泥的主要性能指標(biāo)。水泥是混凝土的重要膠結(jié)材料，水泥強(qiáng)度是水泥膠結(jié)能力的表達(dá)，是混凝土強(qiáng)度的主要來源。檢驗(yàn)水泥各齡期強(qiáng)度，可以確定其強(qiáng)度等級(jí)，根據(jù)水泥強(qiáng)度等級(jí)又可以設(shè)計(jì)水泥混凝土的標(biāo)號(hào)。一．目的意義水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)主要是抗折與抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的目的：1.學(xué)習(xí)水泥膠砂強(qiáng)度的測(cè)試方法，以確定水泥強(qiáng)度等級(jí)。2.分析影響水泥膠砂強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的各種因素。二．實(shí)驗(yàn)原理

1.抗折

材料的抗折強(qiáng)度一般采用簡(jiǎn)支梁法進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于均質(zhì)彈性體，將其試樣放在兩支點(diǎn)上，然后在兩支點(diǎn)間的試樣上施加集中載荷時(shí)，試樣將變形或斷裂(如圖42-1所示)。由材料力學(xué)簡(jiǎn)支梁的受力分析可得抗折強(qiáng)度的計(jì)算公式：(42-1〕式中Rf——抗折強(qiáng)度，Mpa；M——在破壞荷重P處產(chǎn)生的最大彎矩；W——截面矩量，斷面為矩形時(shí)W=bh2/6；P——作用于試體的破壞荷重，kN；L——抗折夾具兩支承圓柱的中心距離，m；b——試樣寬度，m；h——試樣高度，m。圖42-1小梁試體抗折受力分析在水泥膠砂試體抗折強(qiáng)度測(cè)試中，兩支承圓柱的中心距離L=0.1m；試樣寬度b=0.04m；試樣高度h=0.04m。將這些值代入〔42-1〕式得水泥膠砂試體不是均質(zhì)彈性體，而是“彈-粘-塑性體〞，用〔42-1〕式計(jì)算出的強(qiáng)度不完全代表水泥膠砂試體的真實(shí)抗折強(qiáng)度值，但這種近似值已能滿足工程測(cè)試的要求。所以L2QP=——·——·BL1A由于儀器設(shè)定為：力臂L1=1長(zhǎng)度單位，A=1長(zhǎng)度單位，L2=5長(zhǎng)度單位，Q=10公斤，所以L2Q5×10P=——·——·B=———B=50BL1A1×1Rf=2.34P=2.34×50B=117B〔42-2〕2．抗壓檢驗(yàn)抗壓強(qiáng)度一般都采用軸心受壓的形式。按定義，其計(jì)算公式為：Rc=〔42-3〕式中

Rc——抗壓強(qiáng)度，Mpa；F——受壓面積，m2

；P——作用于試體的破壞荷重，kN。

在水泥膠砂試體抗壓強(qiáng)度測(cè)試中，用抗折試驗(yàn)后的兩個(gè)斷塊立即進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，因此試體的受壓面積

F=0.04×0.0625m2

；三．實(shí)驗(yàn)器材1.膠砂攪拌機(jī)2.振實(shí)臺(tái)振實(shí)臺(tái)應(yīng)安裝在高度約為400mm的混凝土基座上。需防外部振動(dòng)影響振動(dòng)效果時(shí)，可在整個(gè)混凝土基座上放一層厚約5mm天然橡膠彈性襯墊。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，假設(shè)無振實(shí)臺(tái)，也可以用振動(dòng)臺(tái)代替。3.試模試模由三個(gè)水平的模槽組成〔如圖42—6〕，可同時(shí)成型三條截面為40×40×160mm的棱形試體。4．播料器和金屬刮平尺為控制料層厚度和刮平膠砂，應(yīng)備有二個(gè)播料器和一金屬刮平直尺。5．抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，抗折夾具的加荷與支撐圓柱直徑均為10±0.1mm，兩個(gè)支撐圓柱中心距為100±0.2mm。6．抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。在較大的五分四量程范圍內(nèi)使用時(shí)記錄的荷載應(yīng)有±1%精度，并具有按2400N/S±200N/S速率的加荷能力。7．抗壓夾具夾具受壓面積為40mm×40mm。夾具要保持清潔，球座應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)以使其上壓板能從一開始就適應(yīng)試體的形狀并在試驗(yàn)中保持不變。臺(tái)秤膠砂攪拌機(jī)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)振實(shí)臺(tái)四．試驗(yàn)條件及對(duì)材料的要求

1.驗(yàn)室溫度為20±2℃，相對(duì)濕度大于50%。2.養(yǎng)護(hù)箱溫度為20±1℃，相對(duì)濕度大于90%，養(yǎng)護(hù)水的溫度為20±1℃。3.ISO基準(zhǔn)砂砂的濕含量是在105~110℃下用代表性砂樣烘2h的質(zhì)量損失來測(cè)定，以干基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，應(yīng)小于0.2%。4.中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂完全符合表42—1顆粒分布和濕含量的規(guī)定。

5.水泥6.水表42—1ISO基準(zhǔn)砂顆粒分布表方孔邊長(zhǎng)（mm）累計(jì)篩余（%）2.01.61.00.50.160.0807±533±567±587±599±1五.試驗(yàn)步驟

〔一〕試體成型1.將試模擦凈，四周模板與底板接觸面上應(yīng)涂黃油，緊密裝配，防止漏漿。內(nèi)壁均勻刷一薄層機(jī)油。

2.膠砂的質(zhì)量配合比應(yīng)為一份水泥，三份標(biāo)準(zhǔn)砂和半份水(水灰比為0.50)。一鍋膠砂成三條試體，每鍋材料需要量如表42—2。

3.先使攪拌機(jī)處于待工作狀態(tài)，然后再按以下的程序進(jìn)行操作表42—2每鍋膠砂的材料質(zhì)量(g)材料量水泥品種水泥標(biāo)準(zhǔn)砂水硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥450±21350±5225±1把量好的水(精確±1ml)參加鍋里，再參加稱好的水泥(精確±1g)，把鍋放在固定架上，上升至固定位置。然后立即開動(dòng)攪拌機(jī)，低速攪拌30S后，在第二個(gè)30S開始的同時(shí)均勻地將砂子參加(當(dāng)各級(jí)砂是分裝時(shí)，從最粗粒級(jí)開始，依次將所需的每級(jí)砂量加完)。把機(jī)器轉(zhuǎn)至高速再拌30S，停拌90S，在第1個(gè)15S內(nèi)用一膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中間，在高速下繼續(xù)攪拌60S。各個(gè)攪拌階段，時(shí)間誤差應(yīng)在±1S以內(nèi)?！捕吃圀w養(yǎng)護(hù)1.脫模前的養(yǎng)護(hù)將試模放入養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)〔溫度20±3℃，相對(duì)濕度大于90%〕。一直養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的脫模時(shí)間時(shí)取出脫模。脫模前，用防水墨汁或顏料筆對(duì)試體進(jìn)行編號(hào)，對(duì)二個(gè)齡期以上的試體，在編號(hào)時(shí)應(yīng)將同一試模中的三條試體分在二個(gè)以上齡期內(nèi)。2．脫模對(duì)于24h齡期的，應(yīng)在破型試驗(yàn)前20min內(nèi)脫模；對(duì)于24h以上齡期的，應(yīng)在成型后20~24h之間脫模。脫模應(yīng)小心，以免損傷試體。對(duì)于已確定作為24h齡期試驗(yàn)的已脫模試體，應(yīng)用濕布覆蓋至做試驗(yàn)時(shí)為止。3.水中養(yǎng)護(hù)將編號(hào)的試體立即水平放在20±1℃水中養(yǎng)護(hù)，放置時(shí)刮平面應(yīng)朝上。試體之間間隔和試體上外表的水深不得小于5mm。注意：試體放置的篦子不宜用木料制成；每個(gè)養(yǎng)護(hù)池只養(yǎng)護(hù)同類型的水泥試體；不允許在養(yǎng)護(hù)期間換水，水量不夠時(shí)可加水至恒定水位?！踩硰?qiáng)度試驗(yàn)1.各齡期的試體必須按表42—3規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。2.試體從水中取出后，在強(qiáng)度試驗(yàn)前應(yīng)用濕布覆蓋。3.抗折強(qiáng)度測(cè)定：將試體一個(gè)側(cè)面放在抗折儀的支撐圓柱上，通過加荷圓柱以50N/S±10N/S的速率均勻地將荷載垂直地加在棱柱體相對(duì)側(cè)面上，直至折斷。記錄抗折強(qiáng)度值(記錄至0.1Mpa)。4.抗壓強(qiáng)度測(cè)定：抗折試驗(yàn)后的二個(gè)斷塊應(yīng)立即進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。半截棱柱體中心與壓力機(jī)壓板受壓中心差應(yīng)在±0.5mm內(nèi)，整個(gè)加荷過程中應(yīng)以2400N/S±200N/S的速率均勻地加荷直至破壞。記錄抗壓強(qiáng)度值(記錄至0.1Mpa)。表42—3各齡期強(qiáng)度測(cè)定時(shí)間規(guī)定齡期時(shí)間24h48h72h7d≥28d24h±15min48h±30min72h±45min7d±2h28d±8hⅡ.混凝土機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定一．目的意義混凝土的強(qiáng)度在使用中具有重要意義?；炷翉?qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎以及握裹強(qiáng)度等。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。工程上混凝土主要承受壓力，因此，本實(shí)驗(yàn)做混凝土的抗壓強(qiáng)度，檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、確定、校該配合比，并為控制施工質(zhì)量提供依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)的目的：1.學(xué)習(xí)混凝土強(qiáng)度的測(cè)試方法；以確定混凝土的等級(jí)。2.分析影響混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的各種因素。二．實(shí)驗(yàn)原理

混凝土受力破壞的過程，實(shí)際上是混凝土裂縫的發(fā)生及開展的過程。也就是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)從連續(xù)到不連續(xù)的演變過程?；炷潦怯伤嗍按旨?xì)骨料所組成的復(fù)合材料，它的力學(xué)性質(zhì)取決于水泥石的性能、粗細(xì)骨料的性能、水泥石與骨料界面的粘結(jié)力以及水泥與骨料在混凝土內(nèi)的相對(duì)體積含量。凝土在澆注時(shí)，由于泌水作用，形成泌水通道和水囊，在混凝土干硬后會(huì)形成界面裂紋及空隙?；炷翝沧⑶矣不螅捎谒嗨斐傻幕瘜W(xué)收縮及物理收縮，引起水泥石體積變化，使骨料與水泥石界面產(chǎn)生分布不均勻的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過界面上的抗拉強(qiáng)度，在骨料與水泥石之間就會(huì)出現(xiàn)許多細(xì)微的裂紋。因此，硬化后的混凝土在未受外力作用之前，內(nèi)部就存在初始應(yīng)力和微細(xì)裂紋。當(dāng)混凝土承受單向應(yīng)力荷載時(shí)，在粗骨料的上下端產(chǎn)生壓應(yīng)力，側(cè)面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此外，水泥石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，所以在較低的壓應(yīng)力作用下，當(dāng)其受拉區(qū)的應(yīng)力超過界面抗拉強(qiáng)度時(shí)，就使界面裂縫逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致試件破壞。對(duì)相同質(zhì)量的混凝土立方體試件來說，試件的尺寸越小，測(cè)得的強(qiáng)度越高，反之亦然。這是由于混凝土立方試塊在壓力機(jī)上受壓時(shí)，沿荷載方向產(chǎn)生縱向變形的同時(shí)，將發(fā)生橫向變形。隨著荷載逐漸加大，在試塊上下外表與壓力機(jī)壓板的接觸面上產(chǎn)生制止橫向擴(kuò)展的摩擦力〔圖42-11(a)的上圖〕。由于這種力的存在，對(duì)試塊橫向變形起到約束作用，從而提高試體的抗壓強(qiáng)度值。越接近試塊的頂面，這種約束作用越大，在距離大約3/2a(a為試樣的寬度)的范圍以外約束作用消失。試塊破壞之后，其破壞特征如圖-42-11(b)的上圖所示，上下局部各有一個(gè)較為完整的錐體。這是由于約束作用的結(jié)果。通常稱這種作用為“環(huán)箍效應(yīng)〞。對(duì)于大的試樣，環(huán)箍效應(yīng)作用較小。所以測(cè)得試樣的抗壓強(qiáng)度值較低。因此，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用150mm×150mm×150mm的立方體試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件。試驗(yàn)時(shí)，在試塊承壓面和試驗(yàn)機(jī)壓板間涂潤(rùn)滑劑〔如石蠟〕，那么其間的摩擦力減小，橫向力消失，環(huán)箍效應(yīng)將大大減小，使試塊的強(qiáng)度值減低，試塊將產(chǎn)生橫向裂縫而破壞，如圖-42-11(b)的以下圖所示。(a)立方體試體(b)試塊破壞后的狀態(tài)圖42-11混凝土試件的破壞狀態(tài)三．實(shí)驗(yàn)器材1．試驗(yàn)機(jī)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)所采用試驗(yàn)機(jī)的精確至少應(yīng)為±2%，其量程應(yīng)為能使試件的預(yù)期破壞荷載值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%。試驗(yàn)機(jī)上、下壓板及試件之間可各墊以鋼墊板，鋼墊板的兩面承壓面均應(yīng)機(jī)械加工。與試件接觸的壓板或墊板的尺寸應(yīng)大于試件的承壓面，其不平度應(yīng)為每100mm不超過0.02mm。2．試模：由鑄鐵或鋼制成，應(yīng)具有足夠的剛度，并且拆裝方便。3．振動(dòng)臺(tái)、搗棒等。成型模具材料試驗(yàn)機(jī)磅秤四．試件制作

1.一般規(guī)定(1):混凝土試件的尺寸應(yīng)根據(jù)混凝土中集料的最大粒徑按表42—4選定。(2):混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)應(yīng)以三個(gè)試件為一組。(3):每組試件所用拌合物取樣、用以檢驗(yàn)現(xiàn)澆混凝土工程或預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量的試件取樣，以及成型試件時(shí)，其材料的稱量精確均與混凝土拌合物坍落度相同。表42—4混凝土立方試件尺寸選用表試件尺寸(mm)集料最大粒徑(mm)100×100×10030150×150×15040200×200×20060(4)所有試件應(yīng)在取樣后立即制作，確定混凝土設(shè)計(jì)特征值、強(qiáng)度等級(jí)或進(jìn)行材料性能研究時(shí)，試件成型方法應(yīng)根據(jù)混凝土稠度而定。坍落度不大于70mm的混凝土，宜用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)；大于70mm的宜用搗棒人工搗實(shí)。檢驗(yàn)現(xiàn)澆混凝土工程和預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量的混凝土，試件成型方法應(yīng)與實(shí)際施工采用的方法相同。2.試件制作步驟

(1)制作試件前應(yīng)將試模擦凈并在內(nèi)壁涂上一層機(jī)油或其它脫模劑。

(2)試件成型a.采用振動(dòng)臺(tái)成型：當(dāng)采用振動(dòng)臺(tái)成型時(shí)，應(yīng)先將混凝土拌合物一次裝入試模，裝料時(shí)應(yīng)用抹刀沿試模內(nèi)壁略加插搗并使混凝土拌合物高出試模上口。振動(dòng)時(shí)應(yīng)防止試模在振動(dòng)臺(tái)上自由跳動(dòng)。振動(dòng)應(yīng)持續(xù)到混凝土外表出漿為止，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。b.采用人工插搗成型：當(dāng)采用人工插搗時(shí)，混凝土拌合物應(yīng)分二層裝入試模，每層裝料厚度大致相等。插搗應(yīng)按螺旋方向從邊緣向中心均勻進(jìn)行，插搗底層時(shí)，搗棒應(yīng)到達(dá)試模外表，插搗上層時(shí)，搗棒應(yīng)穿入下層深度為20~30mm，插搗時(shí)搗棒應(yīng)保持垂直，不得傾斜。同時(shí)，還應(yīng)用抹刀沿試模內(nèi)壁插入數(shù)次。每層的插搗次數(shù)應(yīng)根據(jù)試件的截面而定，一般每100cm2截面積不應(yīng)少于12次，插搗完后，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。3.試件養(yǎng)護(hù)(1)養(yǎng)護(hù)方法根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，試件可用?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)或與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)。a.確定混凝土特征值、強(qiáng)度等級(jí)或進(jìn)行材料性能研究時(shí)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)；檢驗(yàn)現(xiàn)澆混凝土工程或預(yù)制構(gòu)件中混凝土強(qiáng)度時(shí)，試件應(yīng)采用同條件養(yǎng)護(hù)。b.試件一般養(yǎng)護(hù)齡期為28天〔由成型時(shí)算起〕進(jìn)行試驗(yàn)。但也可以按要求〔如需確定拆模、起吊、施加預(yù)應(yīng)力或承受施工荷載等時(shí)的力學(xué)性能〕養(yǎng)護(hù)到所需的齡期。(2)養(yǎng)護(hù)條件a.標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件：采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件成型后應(yīng)覆蓋外表，以防止水分蒸發(fā)，并應(yīng)在溫度為20±5℃情況下靜置一晝夜，然后編號(hào)拆模。拆模后的試件應(yīng)立即放在溫度為20±3℃，濕度為90%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)試件放在架上，彼此間隔為10~20mm，并應(yīng)防止用水直接沖淋試件〔當(dāng)無標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室時(shí)，混凝土試件可在溫度為20±3℃的不流動(dòng)水中養(yǎng)護(hù)。水的pH值不應(yīng)小于7〕。b.同條件養(yǎng)護(hù)的試體：采用同條件養(yǎng)護(hù)的試體成型后應(yīng)覆蓋外表。試件的拆模時(shí)間可與實(shí)際構(gòu)件的拆模時(shí)間相同，拆模后，試件仍需保持同條件養(yǎng)護(hù)。試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后，應(yīng)盡快進(jìn)行試驗(yàn)，以免試件內(nèi)部的溫濕度發(fā)生顯著變化。試驗(yàn)步驟如下：1．先將試件擦拭干凈，測(cè)量尺寸，并檢查其外觀。試件尺寸測(cè)量精確至1mm，并據(jù)此計(jì)算試件的承壓面積。2．將試件安放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，試件的承壓面與成型時(shí)的頂面垂直。試件的中心應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)下壓板中心對(duì)準(zhǔn)。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件接近時(shí)，調(diào)整球座，使接觸均衡。當(dāng)試件接近破壞而開始迅速變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件破壞，然后記錄破壞荷載。五．試驗(yàn)步驟六．結(jié)果處理與評(píng)定Ⅲ.玻璃機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定一．目的意義玻璃是一種脆性材料，測(cè)定其能承受多大的外力而不破裂，可以預(yù)測(cè)玻璃的某種性能，分析玻璃內(nèi)部存在缺陷的程度，為改進(jìn)、提高玻璃制品的質(zhì)量，開發(fā)玻璃新品種提供依據(jù)。在實(shí)際使用玻璃材料時(shí)，在應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮外部作用力遠(yuǎn)小于機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定值，以確保人的平安或財(cái)物的平安。測(cè)定玻璃強(qiáng)度的負(fù)荷形式，一般用彎曲、拉伸或壓縮。本實(shí)驗(yàn)的目的：1.學(xué)習(xí)玻璃強(qiáng)度的彎曲、壓縮測(cè)試方法；2.分析影響玻璃強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的各種因素。㈠:玻璃抗彎強(qiáng)度的測(cè)定

Ⅲ.玻璃機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定㈡:玻璃抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

㈠:玻璃抗彎強(qiáng)度的測(cè)定

①實(shí)驗(yàn)原理

在測(cè)定玻璃強(qiáng)度的方法中，最容易進(jìn)行分析的是兩種方法，即將試樣的張力負(fù)荷或壓力負(fù)荷不斷增加至試樣斷裂。將斷裂時(shí)的負(fù)荷除以試樣的橫截面積就可得出抗張強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度。但是，在做張力試驗(yàn)時(shí)，試樣的兩端不易夾緊，所以常常用抗彎〔抗折〕強(qiáng)度測(cè)定來代替。普通無機(jī)玻璃具有由共價(jià)鍵構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以玻璃在常溫下是比較穩(wěn)定的，具有較高硬度的材料。然而，玻璃中還有一局部離子鍵，離子鍵與共價(jià)鍵的結(jié)合使玻璃呈現(xiàn)脆性。此外，在玻璃制造過程中，難免與固體接觸而在外表產(chǎn)生微裂紋。在外部張應(yīng)力的作用下，應(yīng)力會(huì)在這些微裂紋的前端集中，使微裂紋成長(zhǎng)、擴(kuò)展而使玻璃斷裂。所以，在大的張應(yīng)力作用下，玻璃幾乎不出現(xiàn)塑性變形，而是呈現(xiàn)脆性的特征。因此，玻璃的抗張強(qiáng)度較低。玻璃的面積或直徑越大，微裂紋存在的幾率就越大，玻璃的強(qiáng)度就越低。玻璃斷裂之后，在玻璃的斷面可以看到一個(gè)光滑面〔鏡面〕，這是玻璃斷裂的起點(diǎn)。當(dāng)斷裂面以較大的速度擴(kuò)大時(shí)，外表就變得粗糙了，研究玻璃的斷裂面，可以解釋玻璃的斷裂機(jī)理、推斷玻璃的斷裂狀況。

圖42—13平板玻璃斷面上光滑面、

細(xì)紋、粗紋及斷裂交叉面區(qū)

玻璃的抗彎強(qiáng)度可采用簡(jiǎn)支梁法進(jìn)行測(cè)定。按照定義，材料的抗彎強(qiáng)度應(yīng)指純彎曲下的強(qiáng)度。但是，如果使用“三點(diǎn)式〞對(duì)厚度較小的平板玻璃試樣進(jìn)行測(cè)量〔如圖42-14〔a〕所示〕，就會(huì)存在剪應(yīng)力而影響試驗(yàn)結(jié)果。為了解決這個(gè)問題，可采用“四點(diǎn)式〞〔如圖42-14〔b〕所示〕進(jìn)行測(cè)量。用這種方法測(cè)定時(shí)，試樣受力的中間局部為純彎曲，無剪力的影響。采用“四點(diǎn)式〞時(shí)，將平板試樣放在兩支點(diǎn)上，以“二點(diǎn)載荷〞方式在兩支點(diǎn)間的試樣上施加集中載荷，使試樣變形直至破裂。在這種情況下，玻璃的抗彎強(qiáng)度按如下公式計(jì)算：Sp=LP/bh2〔42—4〕式中Sp——平板玻璃試樣的彎曲強(qiáng)度，Mpa；L——力矩臂或相鄰支點(diǎn)和負(fù)荷邊緣之間的距離，mm；P——作用于試體的破壞荷重，N；b——試樣寬度，mm；h——試樣厚度(高度)，mm；②試樣夾具

圖42-14抗彎強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)受力分析2等分點(diǎn)（1點(diǎn)荷重）3等分點(diǎn)（2點(diǎn)荷重）圖42-15試樣夾具③試樣的制備

④試驗(yàn)程序

1．將試樣夾具放在壓機(jī)的下壓縮外表。支承邊的間隔為200mm，與負(fù)載邊的中心位置相隔100mm。2．抽出一批試樣中的6個(gè)，將玻璃試體仔細(xì)地放到試樣夾具中。先估算一個(gè)斷裂強(qiáng)度，試樣的初負(fù)荷產(chǎn)生的最大應(yīng)力不得大于斷裂強(qiáng)度的25%。并以估算斷裂強(qiáng)度其值的1.1±0.2Mpa/s算出加荷速度。為防止碎片飛濺，可用塑料或其他低彈性模量的膠布覆蓋在試樣的加壓面上。然后開動(dòng)壓機(jī)，以此為恒速度對(duì)試樣加荷載直至試樣斷裂。取其平均結(jié)果用來校正估計(jì)值。3．以求出的平均斷裂強(qiáng)度及加荷速度，對(duì)每塊試樣進(jìn)行測(cè)定。將試驗(yàn)結(jié)果記入以下表格中，以便計(jì)算。試樣號(hào)試樣尺寸力矩臂

a(mm)斷裂負(fù)荷

L(Mpa)載荷時(shí)間t(s)負(fù)荷的增加速度ΔL/Δt（Mpa/s）備注寬度b(mm)厚度d(mm)123…實(shí)驗(yàn)記錄表⑤結(jié)果計(jì)算1．矩形斷面試樣的計(jì)算矩形斷面試樣的彎曲強(qiáng)度按〔42—4〕式進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)試樣的測(cè)量結(jié)果算出之后，求出平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。2.圓形斷面試樣的計(jì)算圓形斷面試樣的彎曲強(qiáng)度由下式進(jìn)行計(jì)算：Sy=5.09La/bd2〔42–5〕式中Sy——圓形斷面的彎曲強(qiáng)度，Mpa；L——力矩臂或相鄰支點(diǎn)和負(fù)荷邊緣之間的距離，mm；a——作用于試體的破壞荷重，N；b——試樣寬度，mm；d——試樣的直徑，mm；每個(gè)試樣的測(cè)量結(jié)果算出之后，求出平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。⑥測(cè)試報(bào)告在試驗(yàn)報(bào)告中要說明試樣制備方法、試樣形狀與尺寸、是否經(jīng)特殊處理、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)環(huán)境、試樣最大應(yīng)力增加速度、一組試樣的彎曲強(qiáng)度平均值及標(biāo)準(zhǔn)差等。Ⅱ玻璃抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

㈠實(shí)驗(yàn)原理玻璃的抗壓強(qiáng)度一般都采用軸心受壓的形式。普通無機(jī)玻璃在玻璃制造過程中難免與固體接觸而在外表產(chǎn)生的微裂紋。在外部壓應(yīng)力的作用下，應(yīng)力會(huì)使這些微裂紋收縮〔閉合〕。所以，玻璃的抗壓強(qiáng)度比抗張強(qiáng)度高得多。㈡輔助壓具抗壓試驗(yàn)用的輔助壓具如圖42-16所示，它是一個(gè)球形的托柱1。使用它可使玻璃試樣2對(duì)準(zhǔn)壓機(jī)的壓縮外表，以保證壓機(jī)的壓力均勻、垂直地作用與玻璃試樣的外表。圖42-16輔助壓具㈣試驗(yàn)程序?qū)⑤o助壓具放在壓機(jī)的下壓縮外表，將玻璃試體放在輔助壓具上，仔細(xì)調(diào)整水平，使玻璃試樣的上外表與壓機(jī)的上壓縮外表良好接觸。開動(dòng)壓機(jī)，對(duì)玻璃試樣勻速加荷，應(yīng)力速度在0.98～2.94Mpa的范圍內(nèi)。㈤結(jié)果計(jì)算抗壓強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：P=9.8×10–2·F/S〔42—6〕式中P——抗壓強(qiáng)度，Mpa；F——破壞荷載，N；S——試體的橫截?cái)嗝娣e，cm2；抗壓強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果誤差較大，如在15%的范圍之內(nèi)，那么可認(rèn)為結(jié)果是合格的。㈥測(cè)試報(bào)告在試驗(yàn)報(bào)告中要說明：試樣制備方法試樣形狀與尺寸試體的橫截面積、斷裂負(fù)荷、一組試樣的抗壓強(qiáng)度、相對(duì)誤差等。Ⅳ.陶瓷機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定

一：目的意義陶瓷是一種脆性材料，在檢選、加工、搬運(yùn)和使用的過程中容易破損。因此，測(cè)定陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)陶瓷材料的科學(xué)研究、生產(chǎn)質(zhì)量控制及使用都有重要的意義。測(cè)定陶瓷強(qiáng)度的負(fù)荷形式，一般用彎曲、拉伸或壓縮。本實(shí)驗(yàn)的目的：1.了解影響陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度的各種因素。2.掌握陶瓷強(qiáng)度的測(cè)試原理與測(cè)試方法；

[Ⅰ]：陶瓷抗張強(qiáng)度的測(cè)定

[Ⅱ]：陶瓷抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

Ⅳ.陶瓷機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定二．實(shí)驗(yàn)器材1.材料試驗(yàn)機(jī)，要求荷載50～100KN噸，本試驗(yàn)采用WE-100型液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)，最大試驗(yàn)力100KN。如“實(shí)驗(yàn)六〞中的圖6-7所示。2.磨片機(jī)3.游標(biāo)卡尺。[Ⅰ]陶瓷抗張強(qiáng)度的測(cè)定

㈠實(shí)驗(yàn)原理陶瓷材料中含有結(jié)晶顆粒、玻璃相及氣孔，這使陶瓷結(jié)構(gòu)中存在許多缺陷。特別是組成陶瓷材料的主要晶體和玻璃相多是脆性的的，因此，陶瓷在室溫下呈現(xiàn)脆性，在外力的作用下會(huì)突然斷裂。測(cè)定陶瓷材料抗張強(qiáng)度有彎曲法、直接法和徑向壓縮法等多種方法。彎曲法利用桿件試樣做彎曲實(shí)驗(yàn)，可以求得抗張強(qiáng)度值，但這種方法有缺陷，常因施加的應(yīng)力分布不均勻，使測(cè)定值偏高；直接法將試驗(yàn)制成“8〞字形或“啞鈴〞形，對(duì)試樣直接施加拉伸負(fù)荷。但是，陶瓷是脆性材料，應(yīng)變小，只要試樣的負(fù)荷中心線有偏差，就會(huì)受到剪應(yīng)力和彎應(yīng)力的影響，使測(cè)定結(jié)果偏低。徑向壓縮法那么是比較先進(jìn)和科學(xué)的方法。σt=2P/πDL〔42—7〕根據(jù)彈性理論，如在陶瓷圓柱體試樣的徑向平面沿著試樣長(zhǎng)度L施加兩個(gè)方向相反，均勻分布的集中載荷P，在承受載荷的徑向平面上，將產(chǎn)生與該平面相垂直的左右別離的均勻拉伸應(yīng)力。當(dāng)這種應(yīng)力逐漸增加到一定程度時(shí)，試樣就沿徑向平面劈裂破壞。這是徑向壓縮引起拉伸的根本原理。用這種方法測(cè)定時(shí)，試樣的抗張強(qiáng)度按下式計(jì)算：式中σt——試樣的抗張強(qiáng)度，N/m2

或Kgf/cm2；P——試樣破壞時(shí)的壓力值，N或Kgf；D——圓柱體試樣的直徑，m或cm；L——圓柱體試樣的長(zhǎng)度，m或cm?！瞐〕試樣受力分析(b)沿中心線各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)圖42-17徑向壓縮試驗(yàn)法原理㈢試樣的制備1．按生產(chǎn)工藝條件制備直徑〔D〕為20±2mm，長(zhǎng)度〔L〕為20±2mm的規(guī)整圓柱體試樣10～15件。試樣不允許有軸向變形。2．將試樣清洗干凈，剔除有明顯缺陷和有圓度誤差的試樣，枯燥后待用。㈣測(cè)試步驟1．按試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程，選擇量程，調(diào)校儀器。將兩壓板效驗(yàn)平行。如加壓板出現(xiàn)不平整時(shí)，應(yīng)加工使之平整。2．將試樣橫放在加壓板正中，兩中心線與加壓板之間墊襯厚為1mm的馬糞紙。3．以4×102N/sec〔即40kgf/sec〕的速度均勻加載，準(zhǔn)確讀取并記錄試驗(yàn)破壞時(shí)的壓力值。㈤結(jié)果記錄與計(jì)算1．測(cè)定記錄將有關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)記入下表中。2．結(jié)果計(jì)算試樣的抗張強(qiáng)度按〔42—7〕進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算中，各種數(shù)據(jù)按修約規(guī)那么處理。舍棄異常數(shù)據(jù)。以5個(gè)試樣的平均值為抗張強(qiáng)度的最終結(jié)果。試樣名稱測(cè)定人測(cè)定日期試樣處理試樣編號(hào)D×L(cm×cmm×m)最大壓力測(cè)值(N或Kgf)σ(N/m2或Kgf/cm2)舍棄情況最終測(cè)定結(jié)果123……陶瓷材料抗張強(qiáng)度測(cè)定記錄表[Ⅱ]陶瓷抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)為日用陶瓷材料燒結(jié)試樣在常溫下抗壓強(qiáng)度的測(cè)定。㈠實(shí)驗(yàn)原理陶瓷抗壓強(qiáng)度的測(cè)定一般采用軸心受壓的形式。陶瓷材料