7.3 模型材料
7.3.1 彈性模型材料
當(dāng)模型試驗(yàn)的目的在于研究彈性階段的應(yīng)力狀態(tài)，模型材料應(yīng)盡可能與一般彈性理論 的基本假定一致，即要求勻質(zhì)、各向同性、應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系和固定的泊松比。模型 材料可與原型材料不同，常用的有金屬(鋼、鋁合金)，塑料(環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)玻璃等)、 石膏等。
7.3.1.1 金屬材料
金屬的力學(xué)性能大都符合彈性理論的基本假定。常用的有鋼材和鋁合金，鋁合金允許 有大的應(yīng)變量，鋼和鋁合金的泊松比為0．30，比塑料更接近混凝土的泊松比。金屬的彈 性模量比塑料、石膏等都要高，要求試驗(yàn)荷載大，模型加工制作較困難。
7.3.1.2 塑料
制作模型的塑料種類(lèi)很多，熱固性的有環(huán)氧樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂；熱塑性的如聚氯乙烯，有機(jī)玻璃。塑料作為模型材料的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高而彈性模量低，容易加工。缺點(diǎn)是徐變較大，彈性模量受溫度變化的影響也大。
有機(jī)玻璃是各向同性的勻質(zhì)材料，模型試驗(yàn)中用得較多，由于徐變較大，試驗(yàn)中要控制材料的應(yīng)力。環(huán)氧樹(shù)脂塑料可在半流體狀態(tài)澆注成型，然后固化。如在環(huán)氧樹(shù)脂中加入鋁粉或其他填充料，可以改善和調(diào)整力學(xué)性能，以滿(mǎn)足材料的相似要求。
7.3.1.3 石膏
用石膏制作模型，其優(yōu)點(diǎn)是容易加工，成本較低，泊松比與混凝土十分接近，彈性模量可以改變。其缺點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度低，要獲得均勻和正確的彈性模量比較困難?？梢栽谑鄡?nèi)摻人一定的摻合料和緩凝劑來(lái)改善材料的性能。
石膏模型可用石膏漿注入尺寸準(zhǔn)確的模子來(lái)制作，也有將石膏澆注成整塊后進(jìn)行機(jī)械 加工。石膏也可用以大致地模擬混凝土的塑性工作，配筋的石膏模型常用來(lái)模擬鋼筋混凝 土板殼的破壞形態(tài)。
7.3.2 強(qiáng)度模型材料
如果模型試驗(yàn)的目的在于研究結(jié)構(gòu)的全部工作特性，包括超載一直到破壞，由于對(duì)模 型材料模擬的要求更加嚴(yán)格，通常采用與原型極為相似的材料或原型完全相同的材料來(lái)制 作模型。
7.3.2.1 水泥砂漿
水泥砂漿曾被廣泛地用來(lái)作鋼筋混凝土板殼等薄壁結(jié)構(gòu)的模型。它的性能無(wú)疑與有大 骨料的混凝土不同，但對(duì)比上述提到的幾種材料來(lái)看，它畢竟還是比較接近混凝土的?？?以通過(guò)調(diào)整細(xì)骨料含量和水灰比來(lái)改善和滿(mǎn)足力學(xué)性能的要求。
7.3.2.2 微?；炷?BR> 微?；炷镣瑯邮怯杉?xì)骨料、水泥和水組成的專(zhuān)門(mén)用于結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的一種新型材 料，又稱(chēng)為模型混凝土。它是用2．5～5．0㎜的粗砂代替普通混凝土中的粗骨料礫石，用0．15～2．5m的細(xì)砂代替普通混凝土中的細(xì)骨料砂粒，并按一定級(jí)配和水灰比組成。經(jīng)級(jí)配設(shè)計(jì)在正確控制骨料用量和水灰比的情況下，它的力學(xué)性能可以與普通混凝土有令人 滿(mǎn)意的相似性。骨料粒徑要根據(jù)模型幾何尺寸而定，一般粒徑不大于截面最小尺寸的1／3。
7.3.2.3 模型鋼筋
模型鋼筋一般都是用盤(pán)狀細(xì)鋼筋，使用前先要拉直，拉直過(guò)程是一次冷加工。為能模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)中鋼筋和混凝土的粘結(jié)情況，要求通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備將鋼筋表面壓痕。以上的加工都會(huì)改變材料的性能，使用前要將以熱處理，使它恢復(fù)到有明顯的屈服點(diǎn)，增加鋼筋的延性。
7.3.2.4 模型磚塊
為模擬磚石或砌塊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度模型，基本上是使用與原型結(jié)構(gòu)相同的磚或砌塊。由于模型比例的要求，一般是將原型的材料加工切割成小比例尺寸的磚材或砌塊，也可以向磚廠或砌塊廠按尺寸要求特殊加工。
7.3.1 彈性模型材料
當(dāng)模型試驗(yàn)的目的在于研究彈性階段的應(yīng)力狀態(tài)，模型材料應(yīng)盡可能與一般彈性理論 的基本假定一致，即要求勻質(zhì)、各向同性、應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系和固定的泊松比。模型 材料可與原型材料不同，常用的有金屬(鋼、鋁合金)，塑料(環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)玻璃等)、 石膏等。
7.3.1.1 金屬材料
金屬的力學(xué)性能大都符合彈性理論的基本假定。常用的有鋼材和鋁合金，鋁合金允許 有大的應(yīng)變量，鋼和鋁合金的泊松比為0．30，比塑料更接近混凝土的泊松比。金屬的彈 性模量比塑料、石膏等都要高，要求試驗(yàn)荷載大，模型加工制作較困難。
7.3.1.2 塑料
制作模型的塑料種類(lèi)很多，熱固性的有環(huán)氧樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂；熱塑性的如聚氯乙烯，有機(jī)玻璃。塑料作為模型材料的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高而彈性模量低，容易加工。缺點(diǎn)是徐變較大，彈性模量受溫度變化的影響也大。
有機(jī)玻璃是各向同性的勻質(zhì)材料，模型試驗(yàn)中用得較多，由于徐變較大，試驗(yàn)中要控制材料的應(yīng)力。環(huán)氧樹(shù)脂塑料可在半流體狀態(tài)澆注成型，然后固化。如在環(huán)氧樹(shù)脂中加入鋁粉或其他填充料，可以改善和調(diào)整力學(xué)性能，以滿(mǎn)足材料的相似要求。
7.3.1.3 石膏
用石膏制作模型，其優(yōu)點(diǎn)是容易加工，成本較低，泊松比與混凝土十分接近，彈性模量可以改變。其缺點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度低，要獲得均勻和正確的彈性模量比較困難?？梢栽谑鄡?nèi)摻人一定的摻合料和緩凝劑來(lái)改善材料的性能。
石膏模型可用石膏漿注入尺寸準(zhǔn)確的模子來(lái)制作，也有將石膏澆注成整塊后進(jìn)行機(jī)械 加工。石膏也可用以大致地模擬混凝土的塑性工作，配筋的石膏模型常用來(lái)模擬鋼筋混凝 土板殼的破壞形態(tài)。
7.3.2 強(qiáng)度模型材料
如果模型試驗(yàn)的目的在于研究結(jié)構(gòu)的全部工作特性，包括超載一直到破壞，由于對(duì)模 型材料模擬的要求更加嚴(yán)格，通常采用與原型極為相似的材料或原型完全相同的材料來(lái)制 作模型。
7.3.2.1 水泥砂漿
水泥砂漿曾被廣泛地用來(lái)作鋼筋混凝土板殼等薄壁結(jié)構(gòu)的模型。它的性能無(wú)疑與有大 骨料的混凝土不同，但對(duì)比上述提到的幾種材料來(lái)看，它畢竟還是比較接近混凝土的?？?以通過(guò)調(diào)整細(xì)骨料含量和水灰比來(lái)改善和滿(mǎn)足力學(xué)性能的要求。
7.3.2.2 微?；炷?BR> 微?；炷镣瑯邮怯杉?xì)骨料、水泥和水組成的專(zhuān)門(mén)用于結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的一種新型材 料，又稱(chēng)為模型混凝土。它是用2．5～5．0㎜的粗砂代替普通混凝土中的粗骨料礫石，用0．15～2．5m的細(xì)砂代替普通混凝土中的細(xì)骨料砂粒，并按一定級(jí)配和水灰比組成。經(jīng)級(jí)配設(shè)計(jì)在正確控制骨料用量和水灰比的情況下，它的力學(xué)性能可以與普通混凝土有令人 滿(mǎn)意的相似性。骨料粒徑要根據(jù)模型幾何尺寸而定，一般粒徑不大于截面最小尺寸的1／3。
7.3.2.3 模型鋼筋
模型鋼筋一般都是用盤(pán)狀細(xì)鋼筋，使用前先要拉直，拉直過(guò)程是一次冷加工。為能模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)中鋼筋和混凝土的粘結(jié)情況，要求通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備將鋼筋表面壓痕。以上的加工都會(huì)改變材料的性能，使用前要將以熱處理，使它恢復(fù)到有明顯的屈服點(diǎn)，增加鋼筋的延性。
7.3.2.4 模型磚塊
為模擬磚石或砌塊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度模型，基本上是使用與原型結(jié)構(gòu)相同的磚或砌塊。由于模型比例的要求，一般是將原型的材料加工切割成小比例尺寸的磚材或砌塊，也可以向磚廠或砌塊廠按尺寸要求特殊加工。