Испытание бетона на растяжение при раскалывании
Общие положения
2.1. Керны, выбуренные из бетонного покрытия дороги или аэродрома, разрешается испытывать на растяжение при раскалывании по схеме, изображенной на рис. 7. Диаметр керна должен быть не менее трехкратного наибольшего номинального размера крупной фракции примененного в бетоне заполнителя, а высота — не менее его диаметра.
Рис. 7. Схема испытания кернов на раскалывание:
1 — плиты пресса; 2 — бетонный керн; 3 — прокладки из трехслойной фанеры шириной 0,1 ; — диаметр керна; — сжимающее усилие
Подготовка кернов к испытанию
2.2. Бетонные керны, выбуренные из покрытия, имеют неровную цилиндрическую поверхность. Их нельзя испытывать на раскалывание по аналогии с бетонными цилиндрическими образцами, приготовленными в формах. Подготовка кернов к испытанию на раскалывание, как правило, должна включать устройство подливки из цементного теста по двум диаметрально противоположным образующим кернов, в плоскости которых намечается произвести раскол, на всю его длину шириной 23-25 мм и толщиной 3 мм (рис. 8). Для этого необходимо использовать кондуктор-обоймы.
Рис. 8. Схема устройства подливки вдоль керна
по двум образующим с помощью кондуктора-обоймы:
1 — бетонный керн; 2 — продольная подливка; 3 — полуобоймы; 4 — хомут, скрепляющий две полуобоймы; 5 — крепление хомутов; — диаметр керна
2.3. Подливку из цементного теста разрешается приготовлять с В/Ц, близким к нормальной густоте. Для ускорения твердения в цементное тесто рекомендуется вводить хлористый кальций в количестве 3% от массы цемента. Применение ускорителя твердения сокращает время твердения цементного теста (см. табл. 2).
2.4. При устройстве продольной подливки порядок работ может быть принят следующим:
керн заключают в кондуктор-обойму;
на очищенную и увлажненную полосу наносят цементное тесто и заглаживают гладилкой (рис. 9 данного приложения);
через определенное время (см. табл. 2) кондуктор-обойму переворачивают на 180° и также устраивают подливку вдоль другой образующей;
после выдержки подливок под влажной тканью (см. табл. 2) осторожно удаляют опалубку.
Рис. 9. Гладилка для обработки поверхности продольной подливки:
1 — гладилка; 2 — рабочая поверхность; 3 — ручка; — радиус керна
Керны с устроенными подливками хранят до момента испытания в нормальных условиях (табл. 2).
Таблица 2
| Время выдерживания цементного теста, ч | ||
| Наименование операции | с добавлением 3% хлористого кальция | без добавления хлористого кальция |
| Устройство первой продольной подливки | ||
| То же второй | ||
| Выдерживание керна с подливками в нормальных тепло-влажностных условиях перед испытанием | ||
| Итого | 48 ч, или 2 сут | 168 ч, или 7 сут |
Примечание. При размещении керна в кондуктор-обойме нужно сделать так, чтобы в прорези между полуобоймами попали образующие равной длины.
Испытание
2.5. Подготовленные керны следует испытывать на раскалывание на прессах с усилием 300-400 кН (рис. 10 данного приложения).
Сжатие керна должно производиться при скорости возрастания нагрузки 0,06-0,07 МПа в секунду до полного разделения на две половинки. При этом следует определить разрушающее усилиеР.
Рис. 10. Схема испытания на раскалывание
керна с продольными подливками:
1 — керн; 2 — продольные подливки; 3 — фанерная прокладка;
4 — плита пресса; Р — сжимающее усилие
Подсчет результатов
2.6. Предел прочности бетона на растяжение при раскалывании (МПа) керна следует определять по формуле
где -разрушающее усилие, Н;
-диаметр керна, см, определяемый как среднее значение из четырех измерений (по два взаимно перпендикулярных на обоих торцах керна с точностью до 1 мм);
-толщина подливки, см (обычно равна 0,3 см);
-высота керна, см, определяемая с точностью до 1 мм как среднее значение из трех измерений по формуле
и -размеры по образующим керна в плоскости разрушения;
-высота по оси керна в плоскости разрушения.
Примечание. Расчетную высоту керна определяют после испытания на раскалывание по результатам измерений в плоскости разрушений.
2.7. Приведенный предел прочности бетона на растяжение при изгибе следует определять по формуле
где -переходный коэффициент, значение которого находится в пределах 1,5-1,9 (рекомендуется уточнять при подборе состава бетона, при отсутствии экспериментальных данных допускается принимать значение коэффициента равным 1,7);
-предел прочности бетона на растяжение при раскалывании.
2.8. Пример. При испытании на раскалывание керна =24 см и =13,2 см потребовалось разрушающее усилие Р=149000 Н. Требуется определить предел прочности бетона на растяжение при изгибе.2.8. Пример. При испытании на раскалывание керна =24 см и
Определяем предел прочности бетона на растяжение при раскалывании:
МПа.
Определяем приведенный предел прочности бетона на растяжение при изгибе
МПа.
Источник
Бетон является несущим конструкционным материалом зданий и сооружений. Поэтому его технические характеристики должны соответствовать требованиям нормативных документов – ГОСТ и СНиП. Чтобы проверить соответствие материала заявленной марке проводят испытание бетона на: сжатие, изгиб, растяжение, морозостойкость и ряд других показателей, от которых зависит долговечность и несущая способность бетонных изделий, конструкций и зданий.
По результатам проведенных испытаний составляется специальный документ, так называемый «Паспорт качества материала», официальное название «Документ о качестве бетонной смеси», созданный по результатам лабораторных испытаний бетона на предприятии изготовителе. Это основной официальный документ, которым руководствуются строительные организации при возведении ответственных и специальных бетонных конструкций.
Способы испытания бетона
Бетон как строительный материал подвергают испытаниям как в затвердевшем, так и в незатвердевшем состоянии. При этом цели испытаний разные. В первом случае определяются прочностные и другие эксплуатационные характеристики твердого материала, а во втором случае его технологические показатели: удобоукладываемость, уплотняемость, пластичность и наличие воздуха.
Кроме того различают неразрушающие и разрушающие способы испытания. Рассмотрим виды испытаний бетонного раствора по «ходу» его применения – до схватывания и набора прочности и после схватывания и набора марочной прочности.
Испытание бетона ГОСТ 10181.1-81
Проверка показателей бетона в соответствии с требованиями данного нормативного документа производится лабораториями бетонных заводов сразу после приготовления товарного раствора.
- Осадка конуса. С помощью этого способа определяют неоднородность и консистенцию материала. Эти показатели влияют на удобоукладываемость бетона. Суть метода заключается в заполнении металлического конуса проверяемым бетоном, измерение линейных показателей после снятия оболочки (конуса) и сравнения изменения габаритов полученной «бетонной паски» с табличными значениями.
- Испытание на уплотнение. Данный способ позволяет установить коэффициент уплотнения конкретной партии строительного материала. Для определения данной характеристики используется следующее технологическое оборудование для испытания бетона – аппарат, состоящий из двух мерных емкостей с воронками. В первую воронку заливают проверяемую субстанцию. Воронка имеет клапан, через который раствор стекает во вторую воронку в емкость меньшего объема. Далее проверяемый материал попадает в специальную цилиндрическую форму. Плотность и коэффициент уплотнения раствора находящегося в цилиндрической форме вычисляется математическими способом.
- Испытание на пластичность и изменение формы. В этом случае проверяемый материал заливают в испытательный конус определенных размеров, который устанавливают на специальный опорный столик. Столик имеет возможность при встряхивании опускаться вниз на несколько сантиметров. Далее форму осторожно снимают, а столик опускают. Бетон растекается по его поверхности. Проведя линейные измерения среднего диаметра «растекшийся» формы бетона определяют показатели пластичности проверяемого материала.
- Проверка наличия воздушных пустот в бетонном растворе. Используется два метода. Первый метод – измерение веса образца бетона до и после встряхивания с перемешиванием в пикнометре. Соответственно для оценки наличия воздуха этим способом применяются весьма точные приборы способные определить незначительное отклонение массы. Второй метод – это метод давления. В этом случае применяют специальные воздухомеры, которые показывают содержание воздушных пустот в теле твердого бетона.
Для частных застройщиков, которые имеют дело с бетоном в первый, зачастую в последний раз в жизни, можно порекомендовать следующий контроль качества (испытания) бетона «эмпирическим» методом:
- Цвет. Качественный бетон должен иметь серо-зеленоватую окраску. При этом чем «зеленее» поставленный бетон, тем лучше его качество. Желтый оттенок бетона, является признаком его недостойного качества.
- На поверхности уложенного бетона должно появиться так называемое «цементное молочко». Чем гуще данный материал, тем выше качеством бетона.
- Не должно быть фракций наполнителя непокрытых растром цемента и песка.
- После полного твердения бетона стальной молоток должен со звоном отскакивать от поверхности, оставляя неглубокую вмятину.
Методы испытаний застывшего бетона
Основным типом испытаний бетона, который применяют для всех типов конструкций, является испытания бетона на прочность при сжатии. Этот показатель указывается в маркировке бетона, что характеризует его важность.
Существует два независимых способа испытания на прочность. Это лабораторные испытания бетона на прочность перед отправкой готового материала на объект и проверка прочности конкретного застывшего материала непосредственно на строительной площадке. При этом для особо ответственных сооружений по результатам испытаний составляется протокол испытания бетона на прочность, в котором указываются полученные данные и дата испытания.
Рассмотрим оба способа подробнее. Порядок испытания бетона на прочность лабораторными способами регламентирован требованиями нормативного документа – действующий стандарт ГОСТ 10180-2012. Суть метода проста, и заключается в изготовлении кубических или цилиндрических образцов определенного размера.
Размеры кубиков для испытания бетона также определены требованиями указанного ГОСТ и составляют бетонные элементы с длиной ребра: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров. Цилиндрические образцы для проверки на прочность могут иметь диаметр: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров.
После заливки образцов и выдержки их в течение определенного времени, с помощью социального пресса осуществляется разрушение образца. При этом фиксируется математическая величина разрушающей силы, которая и характеризует прочность бетона на сжатие. Это очень точный, но не всегда приемлемый метод.
Строительство не может ждать пока образцы бетона схватятся и наберут марочную прочность. Поэтому строительные компании используют в своей практике эмпирические методы испытания бетона на прочность. Данные методы подразделяются на две основные группы: частично разрушающие бетон и неразрушающие бетон.
Технология частичного разрушения является самым достоверным методом и согласно требований нормативных документов обязательна при сдаче здания в эксплуатацию. Техническая суть технологии частичного разрушения заключается в клеевой фиксации специального стального диска на поверхности испытуемой конструкции.
Далее с помощью специального устройства диск отрывается вместе с куском бетона. Величина силы отрыва фиксируется специальным прибором – это и есть значение прочности данной бетонной конструкции.
Определение прочности без разрушения бетона
Среди неразрушающих методов определения значения прочности самым популярным считается ультразвуковое испытание бетона. Метод основан на изменении скорости прохождения ультразвуковых волн через толщу материала.
Современные приборы для ультразвукового исследования бетона, являются «показывающими», то есть при проведении испытания выдают на дисплей показатель прочности в требуемых единицах. Основной недостаток «ультразвуковой» технологии – существенная погрешность измерений.
- Испытание бетона на растяжение и изгиб. Технология проверка аналогична технологии испытания образцов бетона на прочность. Основное отличие проверка на растяжение и изгиб заключается в векторе приложения разрушающей нагрузки. При проверке на прочность образцы «давят» вертикальной нагрузкой, а при проверке на растяжение и изгиб разрушают горизонтальной и «консольной» силой.
- Испытание бетона на морозостойкость. Морозостойкость бетона измеряется в количестве циклов «замораживания-размораживания», которое способна выдержать конструкция до начала разрушения. Данная величина также относится к основным техническим характеристикам, от которой зависит долговечность сооружения. Технология испытания на морозостойкость предусматривает замораживание оттаивание контрольных образцов в лабораторных условиях, после чего проводится сравнительный анализ потери прочности и соответственное определение величины морозостойкости.
Заключение
Для частного строительства малоэтажных зданий и сооружений важно соблюдать гостовские пропорции компонентов бетона и цементно-песчаного раствора. А также приобретать цемент у заслуживающих доверия поставщиков.
Математические и практические расчеты прочности бетона показывают, что при малоэтажном строительстве бетонные конструкции имеют значительный запас прочности на сжатие, растяжение и морозостойкость.
Источник
Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.
При определении марочной крепости бетона, строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.
Как испытать бетон на прочность?
На сегодняшний день существует два вида испытания:
- Разрушающие (лабораторная проверка);
- Неразрушающие (проверка на строительном участке).
Рассмотрим каждый из видов отдельно.
Испытание бетона неразрушающим методом.
- Пластическая деформация. Позволяет определить прочность в диапазоне 5-50 МПа. При данном методе, величину определяют по диаметру отпечатка стального шарика оставшегося после удара шариком о его поверхность. Метод имеет небольшую точность. Поэтому, несмотря на простоту и дешевизну применяется редко;
- Упругий отскок. Диапазон измеряемой прочности аналогичный методу пластической деформации. Суть метода заключается в измерении параметра обратного отскока специального ударника от поверхности испытываемой конструкции. Основные преимущества – дешевизна и высокая точность измерений;
- Ударно-импульсный метод. Позволяет определять в широком диапазоне от 50 до 150 МПа. Суть способа заключается в измерении энергии удара специального упругого тела о поверхность бетона. В числе преимуществ: компактность измерительной техники, простота, дешевизна и возможность расчета надежности бетона «на сжатие». Один из самых популярных среди строителей методов измерения прочности;
- Ультразвуковое исследование. Позволяет проверить не только отдельно взятую поверхность, но и всю конструкцию в целом.
- Технология «скалывания ребра». Диапазон измеряемых величин от 10 до 70 МПа. При этом методе измеряется усилие, которое необходимо приложить для скалывания ребра бетонной конструкции: балки, сваи, перемычки или колонны. Метод отличается высокой точность, трудоемкостью и невозможностью применения для бетонных конструкций с повреждениями или конструкций имеющих защитный слой до 22 мм;
- Отрыв со скалыванием. Диапазон измерения от 5 до 100 МПа. Суть – специальный анкер внедренный в толщу бетона воздействует на конструкцию до момента отрыва образца или заданной величины прочности проверяемого изделия. Отличается высокой степенью точности и повышенной трудоемкостью;
- Отрыв железного диска. Диапазон измерения прочности от 5 до 60 МПа. Позволяет проверять армированный бетон к которому невозможно применить другие методы контроля. Суть технологии заключается в измерении нагрузки, которую следует приложить, чтобы оторвать от поверхности бетона приклеенный стальной диск. Отличается высокой точностью и длительным подготовительным периодом – от 4 до 22 часов.
Для получения результатов при использовании неразрушающих методов контроля, используют специальные приборы и устройства. Частичное разрушение производят с помощью фиксации на бетонной поверхности специального инструмента, который позволяет исследовать его на отрыв, фиксируя необходимое усилие.
Разрушающие методы контроля по ГОСТу.
Сущность способов заключается в исследовании образцов, полученных выбуриванием или выпиливанием из готовой конструкции. На них оказывается статическая нагрузка с постепенным увеличением скорости роста. В результате удается рассчитать напряжения при приложенных усилиях.
Габариты и форма взятых образцов зависят от типа проводимых испытаний. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 10180.
Метод исследования | Форма испытываемых образцов | Размеры элементов в миллиметрах |
| Определение показателей прочности на растяжение и сжатие | Куб | Длина ребер фигуры может составлять 100, 150, 200 или 300 мм |
| Цилиндр | Для исследования берется образец высотой в два диаметра, один из которых может иметь те же размеры, что и ребра куба. | |
| Проверка прочностных показателей на осевое растяжение | Призма, имеющая квадратное сечение | Размеры испытываемого элемента могут быть следующими: 200х200х800, 100х100х400 или 200х200х800 мм. |
| Цилиндр | При проведении исследований берутся образцы тех же размеров, что и в случае, указанном выше. | |
| Определение прочностных качеств на растяжение при изгибе и осуществлении раскалывания | Призма, имеющая квадратное сечение | В ходе работ берутся образцы следующих размеров: 200х200х800, 100х100х400 и 150х 150х600 мм. |
Для определения прочности, собираются его пробы посредством выбуривания или выпиливания отдельных частей:
- Места назначаются после предварительного осмотра. Участок испытания конструкции должен находиться на некотором удалении от стыков и краев.
- Оставшиеся канавки после взятия образцов замуровываются мелкозернистым бетоном.
- В процессе выбуривания или выпиливания применяются пилы с алмазными дисками, специальные коронки или подходящий твердосплавный инструмент.
- На участках взятия проб не должно быть арматуры. Если такой вариант не может быть осуществлен, то берется часть бетона с металлическими прутьями сечением до 16 мм для образцов с размерами более 10 см.
- Наличие арматуры недопустимо при исследованиях на осевое растяжение и сжатие. Это негативно сказывается на конечных показателях. Кроме того, прутьев не должно быть в пробах, имеющих форму призмы, при испытаниях на растяжение при изгибе.
- Места извлечения образцов, их количество, а также размеры определяются правилами контроля с учетом пунктов ГОСТ 18105.
Каждая взятая заготовка маркируется и описывается в протоколе. После этого она подвергается тщательной подготовке для дальнейших испытаний. Все образцы должны иметь специальную схему, в которой четко отражена ориентация частей непосредственно в конструкции.
Заключение.
Для контроля и оценки бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.
Источник