Испытание бетона растяжение при изгибе
Бетон используется во всех отраслях строительства. Обусловлено это высокой прочностью материала. Однако он также может иметь некоторые недостатки. Показатель прочности при сжатии у бетона один из самых высоких среди аналогичных материалов, а вот прочность на растяжении или при изгибе значительно уступает. На самом деле узнать свойства бетона крайне сложно, зная только вычислительные величины и соотношение отдельно взятых компонентов. Поэтому существует целый ряд методов и приёмов испытаний бетона на изгиб. Поговорим отдельно про каждый из них.
Как проводится испытание бетона на изгиб
Как правило, бетон не используется для работы на растяжение, тем не менее крайне важно знать его показатель предельной величины прочности на растяжение. Это стоит делать для того, что знать нагрузку, при которой возможно образование трещин, так как отсутствие подобной деформации необходимо для сохранения целостности конструкции и предупреждения разложения и коррозии. Трещины могут возникать при использовании высокопрочной арматуры из стали или при действии сдвигающей силы при диагональных напряжениях. Однако самой частой причиной возникновения щелей становится перепады температуры и усадка здания. В большинстве случаев при проектировании не принимается во внимание прочность бетона на растяжении, хотя данный показатель позволяет понять поведение конструкции в будущем.
Прямое приложение силы растяжения без числовой характеристики конического сечения (степень отклонения от окружности) создать крайне сложно, т.к. возможно воздействие вторичного напряжения забетонированными стержнями. Поэтому из-за таких проблем прочность бетона на растяжение измеряется путем изгиба прямого бетонного бруса без армирования. Максимальное значение растягивающего напряжения, которое образуется в нижних нитях испытуемой части, называется предел прочности на изгибе. Теоретический показатель вполне оправданно применим, т.к. напряжение взаимозависимо расстоянию от нейтральной оси.
График распределения величины нагрузки на бетон (которая предельно близка к разрушению) не является треугольным. Поэтому предел прочности на самом изгибе выше прочности на растяжение и обладает превышенным значением прочности, которое могло бы получиться при прямом растяжении испытуемых бетонных частей. Однако испытание оказывается весьма полезным, например, при конструировании дорожных плит и взлетно-посадочных полос в аэропортах, потому что напряжение не является в данных случаях критической определяющей.
Проверка качества бетона при изгибе и растяжении
Возможность бетона выдерживать нагрузки и не трескаться определяется значением растяжения. Данный показатель важен для железобетонной конструкции с целью исключения образования коррозии и увеличения эксплуатационного периода. Именно для этого и проводится испытание бетона на растяжение. На самом деле сгенерировать нужную растягивающую силу крайне сложно, поэтому зачастую во время испытаний используется брус без армирования в качестве испытательного пресса. Определяющим в данной ситуации является показатель растяжения в нижних волокнах. Это и станет пределом прочности на изгибе. Можно отметить, что более точным будет именно показатель изгиба, а не растяжение.
Максимальный показатель прочности на изгиб определяется несколькими факторами: параметры испытуемой части и условия подаваемой нагрузки. Существует две нагрузочные системы:
симметричная. Создается константный изгиб между 2-мя отдельно взятыми точками;
центральная. Образуется в середине пролета.
Метод симметрии позволяет определить более слабое место, где в будущем возможно образование трещин.
Определение прочности бетона на осевое растяжение
Основными предпосылками для испытания бетона на осевое растяжение выступают использование в перекрытиях и основаниях конструкционного бетона, а также использование гидротехнического раствора. Прочность определяется величиной сопротивления растяжению на оси или прочности на осевом растяжении. Обозначается сочетанием букв «Rt» и определяется по методике ГОСТ 10180-2012. Основные постулаты испытаний сохраняются, т.к. они аналогичны указанным параметрам во второй части десятого пункта.
Чтобы определить прочность на осевом растяжении, используются стандартные образцы 8-ки в 3-х вариантах. Рабочее сечение равняется 10*10 см и 15*15 см (это базовый экземпляр), а также 20*20 см.
Основная аппаратура
Для испытательных мероприятий используется разрывная машина и дополнительные приборы, которые указаны в ГОСТах в пункте 10 часть 2.
Алгоритм проведения испытаний
Выбранный образец крепится таким образом: ось образца должна проходить в центре каждого из захватов. Нагрузка подается постоянно с усилием (до полного уничтожения образца), равным показателю 52 кПа/с.
Сопротивление бетона растяжению можно вычислить по определенной формуле: .ФОРМУЛЫ НЕТ
В данном случае «β» является основным коэффициентом для экземпляров на осевое растяжение, он равен единице от начального размера. Для остальных случаев значение определяется экспериментальным способом. Все остальные показатели являются идентичными тем, что представлены в формуле.
Прочность бетона на изгиб
В большинстве случаев устойчивость к изгибу будет меньше показателя на сжатие практически в десять раз (при условии, что возраст бетона составляет 28 дней). Низкое значение обусловлено наличием трещин в нижней части структуры. По этой причине все железобетонные элементы оснащаются специальной арматурой ребристой формы, которая используется при возведении фундамента.
В случае испытания бетона могут использоваться различные параметры, однако особое внимание должно уделяться прочности на изгиб. Предел данного значения напрямую зависит от нескольких параметров: размера балки и уровня нагрузки. Узнать данный показатель можно по специальным методикам, которые мы приведем ниже.
Методика испытаний бетона на изгиб
Как правило, все операции проводятся с балками, которые должны иметь стандартные значения. Это в значительной степени снизит показатель погрешности и исключит вероятность ошибок в вычислениях всех данных. Линейный элемент подвергается испытанию с помощью прикладывания некоторых усилий в третьей части пролета. Для этого надо прибегнуть к использованию специализированного гидравлического оборудования. Для чего это надо? Такая техника позволит добиться сильного показателя давления, которое способно разрушить экземпляр. Это значение и станет определяющим показателем прочности конструкции на изгиб.
Стоит иметь в виду, что данная величина всегда будет меньше в сравнении с вертикальным сдавливанием. Показатель прочности важен для использования дорожных плит, т.е. для тех строений, на которых давление оказывается горизонтальным (или используются дополнительные воздействия), а не вертикальным способом. На сегодняшний день существует конкретная классификация моделей бетона, соответствующего стандартам М5-М50. Шаг равен пяти единицам (это также стоит учитывать). Важно отметить, что на практике значение давления не должно превышать 6 Мпа.
Как мы указывали выше, этот показатель является низким даже для самых устойчивых типов раствора. Такое положение дел обусловлено конструктивными особенностями бетона. Самым эффективным способом улучшения показателя считается использование каркасной основы. Как правило, это арматура, части которой соединены между собой. Металлические составляющие должны иметь рифленую поверхность за счет чего в несколько раз увеличивается коэффициент сцепления. Поэтому изгиб менее подвержен механическому воздействию и не разрушается так быстро. В большинстве случаев используется металлическая основа, но допустимы и другие варианты.
Важным моментом выступает тот факт, что показатель прочности может меняться в течение всего эксплуатационного периода конструкции. Для тех, кто хочет детальнее ознакомиться с измерением данного параметра стоит изучить специализированный государственный стандарт, который называется «ГОСТ 310.4-81». Именно в нем подробно указаны все предельно допустимые параметры и технологии измерений значений изгиба и растяжения бетонных конструкций.
Подготовка к испытаниям
Для проведения всех испытаний лицо, ответственное за мероприятие, должно подготовить несколько образцов, которые выполняются в форме брусков. Размер должны быть следующие (значение указано в метрах):
0,2*0,2*0,8;
0,1*0,10*0,4;
0,15*0,15*0,6 (такой показатель является оптимальным для исследования).
В случае использования брусков других размеров к ним применяются масштабные коэффициенты, которые способны привести к эталону (вариант №3). Однако такие размеры имеют увеличенный вес, что в значительной степени добавляет сложности в проведении испытания.
Изготовление элементов
В период заполнения специальных форм бетонным раствором специалист должен провести армирование штыковым способом с помощью металлического стержня. Делается это для максимального уплотнения смеси. Формы должны полностью высохнуть. Отметим, что для окончательного схватывания требуется от 24 до 48 ч.
После затвердевания форм их необходимо раскрыть и полностью избавить от защитных элементов. Поверхность каждого элемента маркируется: указывается класс бетона, дата формирования, использования специальные примеси и прочие характеристики.
Хранение форм
После затвердения все элементы укладываются в лабораторный шкаф, где они должны пролежать 28 дней в абсолютно нормальных условиях. Это значит, что температура воздуха не должна превышать 20 градусов по Цельсию, а влажность 90%. В процессе хранения каждую форму поливают один раз в сутки (можно укладывать рядом увлажнённые опилки).
Испытания деталей
По истечении двадцати восьми дней лаборант достает бетонные формы и готовит их к определению прочности бетона на изгиб или растяжение. Для таких целей используется гидравлический пресс. На часть, расположенную внизу, устанавливается оборудование с двумя специальными опорами в форме ½ валиков с расстоянием между ними в 30 см. Сверху также должны присутствовать 2 опоры, установленные в центре элемента. На нижних опорах монтируется экспериментальный образец.
Затем на бетон подается нагрузка, которая распределяется равномерно, в центре давление обеспечивается за счет верхних валиков. На этапе разламывания образца пресс должен остановиться, а специалист фиксирует значение нагрузки в своем предельном максимуме. По формуле, приведённой выше, рассчитывается показатель прочности конструкции (обязательно учитывается конкретный вес, размер и выявленное в ходе испытание значение экземпляра). В качестве окончательного результата используется средний показатель 3-х вариантов формы. Все данные вносятся и протоколируются в специальном журнале.
Заключение
В данном материале мы рассмотрели все особенности и нюансы испытания бетона на растяжение и изгиб. Результаты, полученные в ходе исследований, являются абсолютно верными. Все представленные формулы можно смело использовать в своих экспериментах.
Ссылка на статью https://burosi.ru/ispitanie-betona-na-izgib-i-rastyajenie
Источник
Перед началом строительных работ проводится испытание бетона на изгиб. Специалисты определяют качество застывшего раствора. Изготовленный бетон должен выдерживать расчетные нагрузки, полученные при проектировании здания. Некачественный затвердевший материал отбраковывается.
Подготовительная работа для испытания бетона на изгиб
Испытание бетона на изгиб по ГОСТ 10180-2012 проводится в лабораторных условиях. Указанный стандарт описывает методы определения прочности контрольных образцов. Во время подготовительной работы специалисты изготавливают бетонные бруски. Размер образцов не превышает 15х15х60 см.
Для заготовки брусков используются деревянные формы. Испытуемый материал заливают в емкости. Материал уплотняют с помощью виброплощадки или арматурного стержня. Через два дня бетон извлекают из формы и укладывают в лабораторный шкаф.
По требованиям ГОСТа, образцы хранятся не менее 28 суток. В закрытом пространстве поддерживается температура от 15 до 20 °C. Уровень влажности воздуха не должен превышать 80 %. В противном случае процесс застывания бетоназаймет больше времени.
Проводящие испытание работники ежедневно проверяют состояние материала. Они обкладывают образцы влажными опилками. Реже бруски поливают водой комнатной температуры.
Процедура проверки по ГОСТу
Испытание бетона на растяжение при изгибе проводится с помощью гидравлического пресса. Устройство соответствует стандартам ГОСТ для стройматериалов. Гидравлический пресс состоит из таких основных элементов:
- сообщающиеся сосуды-цилиндры;
- бак для рабочей жидкости;
- электрический привод;
- трубы.
Испытательное оборудование дополняется приспособлением с валиками. На двойную опору укладывается изгибаемая бетонная балка.
Пресс постепенно увеличивает нагрузку на статический объект. Давление распределяется за счет валиков. В результате брусок, не выдерживая нагрузки, раскалывается. Как только образец сломается, лаборант выключает пресс. Специалист записывает полученный результат в журнал. Работник отмечает момент, при котором случился критический изгиб балки. Лаборант рассматривает половинки расколотого бетонного бруска. Эксперт определяет слабое место испытуемого образца.
Растяжение изделия помогает спрогнозировать предрасположенность к растрескиванию материала. Во время изгиба бруска большое напряжение испытывают нижние волокна. Они растягиваются до определенного предела. Прочность волокон зависит от марки изгибаемогобруска.
Растягивающее усилие быстрее разрушает неоднородные материалы. Бетон с вторичным щебнем не выдерживает сильного давления пресса. Самые лучшие показатели демонстрирует материал с гранитной засыпкой.
Реальная прочность на изгибизделия сравнивается с данными завода-изготовителя. Требования ГОСТа вынуждают лаборанта несколько раз проводить одинаковую процедуру. Он испытывает на растяжение при изгибе все заготовленные образцы.
Результаты исследования попадают в сводную таблицу. Специалист использует формулу на основе закона Гука, чтобы узнать среднюю прочность изгибаемого материала. Чем больше образцов пройдет через пресс, тем меньше будет погрешность подсчета.
Определяя прочность изделия при растяжении, учитывается вес и размеры балки. Окончательный результат сообщают заказчику работы. При необходимости, проводится дополнительное испытание с образцами разного размера.
Зная прочность на изгиб материала, можно избежать преждевременного разрушения строения. Испытания бетона проводятся в Москве и отдаленных регионах Российской Федерации.
Источник
Свойства бетона и правильность подобранных составляющих трудно определить, зная только параметры и пропорции отдельных наполнителей. Чтобы проверить состав проводят испытание бетона различными способами.
Определяемые качества
Контроль качества бетонных работ имеет множество разнообразных параметров, соответственно есть перечень разных способов и методов испытания раствора.
Виды параметров
Анализируют такие параметры незастывшего раствора:
- консистенцию (время формирования, свойства к заполнению формы, показатель уплотнения);
- пористость;
- плотность;
- качество и пропорции ингредиентов.
Для контроля качества застывшего бетона имеют значение:
- реакция на нагрузку при сжатии, изгибе, растяжении (для проверки используют прессы и др.);
- истираемость;
- плотность;
- объемная масса;
- пористость;
- водопоглощение и водонепроницаемость;
- морозостойкость;
- ползучесть;
- усадка раствора.
Зачем нужен контроль качества. Пробы и образцы
Чтобы проверить качество бетона, делают бетонные пробы и образцы в виде кубиков, цилиндров, балок. Испытания нужны при проектировании раствора для конкретных условий применения, оценки его качества.
Образцы должны создаваться и твердеть в условиях максимально приближенных к рабочей среде бетона. Они должны быть максимально качественными, ровными, утрамбованными. Отклонение в ровности их поверхности на 1 мм дает значительное искажение результата.
Контроль качества бетона осуществляют перед началом строительных работ, перед принятием раствора от производителя, а также при испытании продукции во время производства.
Производители определяются с нужными параметрами незатвердевшего раствора (консистенцией, расслаиванием, качествами при укладке и трамбовке), затвердевшей массы (прочность на сжатие и др.) и сравнивают их с результатами испытания образцов. Характеристики образцов должны соответствовать запроектированным параметрам (допускается отклонение в 3%).
Испытание затвердевшего раствора
Для таких методов берут уже застывшие образцы с минимальным сроком выдержки 28 дней. Если нужно узнать особые качества, срок может меняться.
Испытания на прочность
Испытания на прочность можно разделить на два вида:
- механические, с разрушением бетона;
- механические неразрушающие. Дают возможность повторить манипуляцию на одном и том же образце для того, чтобы изучить изменения свойств материала во времени.
Многие из методов являются лабораторными с применением испытательных прессов и т.д. Некоторые можно осуществить собственноручно, имея соответствующие приборы.
Проверка прочности на сжатие
Испытание на прочность при сжатии определяет марку смеси. Проектируемые характеристики раствора зависят от его прочности и главным образом именно от выдерживания нагрузок на сжатие в конструкции.
В большинстве случаев для этого используют образцы нескольких видов:
- кубики;
- цилиндры;
- призмы.
Бетон заливают в стальные или чугунные кубические, цилиндрические, призменные формы. Для кубиков используют, например, размер 15*15*15 см. Раствор должен хорошо заполнить емкость, смесь тщательно уплотняют доской или применяют вибростол, электрические, пневматические молоты.
Стандартные образцы проверяют на испытательном прессе на 28 суток, дополнительные испытания проводят через 3 и 7 суток. После заливки, форму оставляют на сутки при влажности не меньше 90%, и температуре 14–19°С. Образец кладут в пресс, который производит на кубики давление около 140 кгс/м2. На табло прибора выбивается результат. Такой способ дает показатель с точностью до 3,5 кгс/см2. Нагрузку для всех образцов применяют перпендикулярно к плоскости формования.
Контроль качества при изгибе и растяжении
Значение выдерживания бетона растягивающих нагрузок показывает подверженность раствора растрескиванию. Это важно для железобетона для непрерывности конструкции и предупреждения коррозии арматуры.
Создать прямую растягивающую силу трудно. Поэтому используется изгиб неармированного прямого бруса испытательным прессом. Важным тут является показатель растягивающего напряжения в нижних волокнах испытуемой балки – это предел прочности при изгибе. Более точное значение дает именно изгиб, а не прямое растяжение.
Значение предела прочности на изгиб зависит от параметров балки и условий нагрузки. Есть две системы нагрузки на прессе: центральная (посреди пролета) и симметричная в двух пунктах, создающая стабильный момент изгиба между двумя точками. Последний метод интересен тем, что ним можно определить слабое место балки – трещины образуются именно там, где раствор слабее, необязательно в одном месте как в первом случае.
Метод пластичной деформации, упругого отскока и ударного импульса
При способе пластичной деформации измеряются параметры отпечатка, остающегося на растворе при ударе специальным испытательным молотком (молоток Кашкирова) или после падения стального шарика.
В основе упругого отскока лежит измерение значения обратного отскока испытательного прибора при ударе по бетону – это число отдачи, его показывает стрелка на шкале плунжера или ударного устройства. Для этого используется склерометр Шмидта и его модификации.
При методе ударного импульса регистрируется энергия удара в момент взаимодействия буйка с поверхностью бетона. Для этого используются разные модификации склерометров. Ими можно пользоваться в обычных условиях.
Ультразвук
В первую очередь им проверяется плотность бетона, так как прохождение ультразвуковой волны зависит именно от этого показателя. Зная плотность можно предположить и прочность раствора, хотя эти два показатели необязательно зависят друг от друга. Для этого метода применяется ультразвуковой аппарат.
Отрыв со скалыванием
Это самый точный метод. Недостаток – высокая трудоемкость, невозможность использовать на густоармированных сегментах, частичное повреждение образца. Производится специальными приборами – разновидностью тисков и прессов с вкручиваемыми шурупами, они оснащены электронным табло.
Суть заключается в измерении усилия, прикладываемого прессом для скалывания части бетона или местного разрушения его при вырывании предварительно вкрученного анкерного устройства.
Контроль количества цемента
Силикатные соединения в портландцементе быстрее разрушаются, чем кремнезем в заполнителе, они растворяются в разбавленной соляной кислоте. Так же и кальциевые соединения в цементе и заполнителях (за исключением известняковых составляющих). Учитывая это, применяют метод растворимой окиси кальция.
Образец бетона измельчается под прессом, полученная пыль высушивается и обрабатывается небольшим количеством соляной кислоты, при этом выделяются кремнеземные соединения, содержащиеся в цементе. Оставшийся фильтрат состоит из окиси кальция из заполнителя и цемента. Далее химическими методами вычисляют их пропорции.
Методы контроля незатвердевшего раствора
Они применяются в процессе приготовления или после замешивания раствора.
Метод осадки конуса
Анализом измерения осадки конуса определяют неоднородность и консистенцию смеси номинального состава. Это имеет значение для удобоукладываемости раствора, хотя сама осадка не всегда связана с ней.
Параметры осадки конуса могут означать, например, что количество влаги в заполнителе возросло, а также что изменился его гранулометрический состав или недостаточно песка.
Испытание на уплотнение
Метод осуществляется аппаратом, состоящим из двух емкостей с воронками. В одну осторожно заливают раствор, не утрамбовывая ее, внизу открывается клапан, смесь стекает в другую, меньшую емкость, из нее она попадает в цилиндрическую форму. Математическим путем вычисляется плотность смеси в цилиндре. Таким способом узнают коэффициент уплотнения.
Контроль пластичности и изменение формы
Бетон заливают в испытательный усеченный конус, который помещается на специальный столик, способный при встряхивании опуститься на несколько сантиметров.
Затем форму удаляют, столик толчками опускают – бетонная смесь растекается по нему. Измеряется средний диаметр растекшегося раствора.
Измерение наличия воздуха
Есть три метода измерения наличия воздуха в растворе. Первый метод – весовой. Он очень прост: измеряется вес смеси до и после встряхивания и перемешивания в емкости (пикнометре). Тут применяются очень точные приборы для взвешивания.
Второй – метод давления, его не применяют для смесей с пористыми заполнителями. Тут используются специальные воздухомеры, они показывают процентный состав воздуха. Измеряется уменьшение объема образца при известном давлении, которое создается испытательным прессом или насосом и показывается манометром. Давление повышается – объем воздуха в растворе увеличивается, это понижает уровень воды над образцом. В затвердевшем материале содержание воздуха измеряется на полированных шлифах под микроскопом с подсчетом хорд или воздухомером высокого давления.
Контроль качества «на глаз»
Признаки хорошего бетона:
- нормальная жирность и вязкость;
- однородность;
- цвет хорошего бетона – грязно-серо-зеленоватый или чисто серый. Чем синее (голубее) замешанная смесь, тем она лучше. Желтизна – это признак некачественности, наличия глинистых примесей, шлакодобавок. Основной признак качества – отсутствие желтизны;
- на поверхности бетона должно быть цементное молоко, а не грязная вода. Чем гуще молочко, тем выше марка смеси;
- не должно быть зерен наполнителя, не покрытых раствором;
- чем больше щебня, тем выше марка, но щебень не должен быть слишком крупным;
- хороший твердый раствор напоминает увлажненную пластичную почву;
- обычный молоток должен отскакивать от бетона, оставляя совсем небольшие вмятины или совсем не оставляя следов, но не скалывать застывший бетон при умеренном усилии.
Документы, паспорт качества
По результатам испытаний выдается паспорт качества на проверенный бетон и сертификат. Они создаются на основе госстандартов, их заполненные бланки выдаются на каждую партию товара. Эти документы утверждаются на предприятии. Паспорт выдается производителем бетона на основе испытаний сертифицированными химико-техническими лабораториями. Это основной документ о качестве бетонной смеси.
Оформление паспорта может затянуться, поскольку для него нужно предоставить результаты ряда испытаний в лабораторных условиях. Стандартными будут тесты на:
- прочность на сжатие;
- подвижность;
- водонепроницаемость;
- плотность;
- отпускную влажность;
- морозостойкость.
Если состав будет использоваться в специальных условиях, то проводят и другие испытания. Для оформления паспорта нужны также документы приемо-сдаточных испытаний бетонной смеси, протоколы определения нормируемых показателей, акты испытаний. Заполненный бланк паспорта должен быть скреплен печатью предприятия.
Источник