21.01.2021

Испытание бетона на изгиб, растяжение и раскалывание


По ГОСТ 10180—78 прочность бетона на растяжение при изгибе Rрв, осевое растяжение Rp и растяжение при раскалывании Rрр определяют на образцах различных формы и размеров. Для определения Rр используют восьмерки, призмы, цилиндры; для Rри — призмы и для Rрр — кубы и цилиндры. Размеры кубов и цилиндров те же, что и для определения Rсж, призм 10х10х40, 15х15х60 и 20х20х80 см, восьмерок: рабочее сечение средней части 10х10х30, 15х15х45, 20х20х60 см и соответственно размеры сечения крайних уширенных частей 15х15х13,5; 25х25х18 и 36х36х25 см; общая длина 70, 105 и 140 см. В качестве базового размера приняты: для Rр — призма или восьмерка с поперечным сечением 15х15 см; для Rри — призма 15х15х60 см; для Rрр — куб 15х15х15 см или цилиндр с H-=D=15 см.

При определении Rрр (на кубах) на опорные плиты пресса устанавливают стальные полуцилиндры (цилиндры) с D=15±1 см и длиной не менее ребра куба. При определении Rри призму (балочку) устанавливают на две опоры (подвижную и неподвижную) с расчетным пролетом lp=3 а, и нагрузку передают с помощью траверсы с двумя опорами (подвижной и неподвижной) в третях lp. Усилие от пресса на траверсу передают через шаровой шарнир. Прогиб траверсы под нагрузкой не должен превышать 1/500 ее пролета, а продольная ось траверсы должна совпадать в плане с продольной осью испытываемого образца. Для более равномерного нагружения разрешено применение прокладок из трехслойной фанеры длиной не менее ширины образца и шириной 15±5 мм в местах опирания траверсы на образец.

Для определения Rрр на образцах наносят осевые линии. В остальном образцы готовят так же, как и при определении Rсж. При испытании на изгиб плоскость изгиба призм должна быть параллельна слоям укладки смеси. При определении Rрр на кубах оси стальных цилиндров (полуцилиндров) должны быть перпендикулярны слоям бетонирования. При испытаниях на осевое растяжение ось образца должна проходить через центр захватов машины. При всех испытаниях, особенно на осевое растяжение, важно обеспечить точное центрирование образцов.

При испытании образцов (всех видов) напряжения в них должны возрастать с постоянной скоростью (5±2)*10в4 Па/с. Если при испытаниях на изгиб образец разрушится не в средней трети пролета, этот результат при вычислении Rpa не учитывают. Прочность для каждого образца вычисляют по формулам:

где в, b и у — масштабные коэффициенты к прочности бетона в эталонных образцах (определяют экспериментально так же, как и а для Rсж); а, b и l — соответственно ширина, высота и длина образца; остальные обозначения те же, что и при вычислении Rсж.

Порядок вычисления средней прочности в серии (Rр, Rри, Rрр) такой же. как и для Rсж.

При определении Rр, Rри и Rрр следует учитывать, что эти испытания более «чувствительные» ко всякого рода «отклонениям» и «нарушениям», чем испытания на сжатие, поэтому с целью получения стабильных значений рекомендуется даже сокращать допуски, предусмотренные стандартом. Например, по ГОСТ 10180—78 образцы должны выдерживаться до испытаний в помещении лаборатории 2-4 ч. Целесообразно в пределах стандартного интервала сократить расхождение во времени выдерживания отдельных образцов до 0,5—1 ч. Это позволит уменьшить разброс показателей. В пределах возможного для конкретной лаборатории целесообразно уменьшить и расхождения в скорости загружения отдельных образцов.

Схема испытания оказывает существенное влияние на Rри. Исследования, проведенные Г.Д. Цискрели, показали, что прочность бетона уменьшается по мере увеличения расстояния между двумя сосредоточенными силами. С увеличением этого расстояния растет и зона максимальных моментов, ограниченная приложенными силами, и, следовательно, возрастает вероятность попадания наиболее слабого сечения в эту зону.

Прочность образцов в значительной мере зависит от их размера, и даже при полном подобии более крупные образцы оказываются менее прочными, чем образцы малых размеров. Масштабный фактор полностью еще не изучен, но предложенная для его объяснения статистическая теория довольно хорошо согласуется с экспериментальными данными. Согласно этой теории, влияние размеров образца обусловлено присутствием в материалах случайных неоднородностей, из которых самая слабая определяет прочность. С увеличением размеров образца возрастает вероятность попадания наиболее опасного дефекта.

Влияние масштабного фактора при испытании на изгиб исследовал Г.Д. Цискрели, установивший затухающий характер изменения масштабного коэффициента и предложивший формулу для его вычисления:

где kри — масштабный коэффициент, представляющий собой отношение прочности, полученной при испытании балки любого размера, к прочности, полученной при испытании балки сечением 15х15 см; h — высота балки, см.

Дальнейшие испытания балок различных размеров при дз=6h позволили рекомендовать следующие значения масштабных коэффициентов:

ОСТ 34-4618-73 предусматривает испытание в опытном порядке на осевое растяжение бетонных цилиндров. Для этого торцы цилиндров очищают от пыли и удаляют следы смазки толуолом или ацетоном. После этого эпоксидным клеем к торцам приклеивают захваты в виде стальных дисков и испытывают цилиндры на разрывной машине. Основная трудность при выполнении испытаний бетона на осевое растяжение заключается в центрировании образцов. Из-за несовершенства существующих методов крепления в большинстве случаев получаются недостоверные результаты, поэтому метод прямого испытания на осевое растяжение для определения Rр не нашел широкого применения.

При испытаниях на осевое растяжение общие закономерности влияния масштабного фактора сохраняются. Зависимость Rр от площади сечения образцов видна из данных, полученных в опытах Г. Д. Цискрели (табл. III.2).

Метод определения Rр путем испытания на осевое растяжение имеет ряд недостатков: напряжения в шейке восьмерки распределяются неравномерно, требуется более сложное оборудование для испытаний, значения Rp и Rст определяются на образцах различной формы и т.д., поэтому в тех случаях, когда испытание на осевое растяжение не оговорено специальными требованиями, целесообразно проводить испытание на изгиб или раскалывание.

ГОСТ 10180—78 предусматривает возможность перехода от прочности при одном виде испытаний к другому (например, от Rри к Rp) с помощью коэффициентов перехода. Значения этих коэффициентов устанавливают экспериментально по методике определения а для Rсж. Хотя ГОСТ 10180—78 не приводит нормированных значений переходных коэффициентов, для ориентировочной оценки можно воспользоваться данными ГОСТ 10180—74: Rр=0,58 Rpи.

Известна методика испытания кубов на раскалывание в положении «на ребро». Для этого перед бетонированием в форме фиксируют два вкладыша, которые создают у куба на двух взаимно противоположных ребpax опорные площадки шириной 15 мм. Применяемые при испытаниях прокладки из трехслойной фанеры должны иметь ширину 0,2 диагонали образца.

По методике НИИЖБ испытания проводятся с учетом ГОСТ 10180—78 и дополнительных требований, изложенных в III.1.1 при описании определения Rcm и Rap. При этом для определения Rри и Rp применяют образцы размером 10х10х40 или 15х15х60 см. Коэффициент изменчивости по прочности не должен превышать 12% (для ячеистых бетонов 17%). Скорость загружения образцов — от 0,02 до 0,05 МПа/с, что соответствует длительности испытания в зависимости от прочности бетона в пределах от 20 до 120 с.





Яндекс.Метрика