Прочность на 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
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/
2. По телефонам:
+7(812)386-11-75 — главный офис в Санкт-Петербурге
+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) — отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
Источник
Определение прочности бетона неразрушающим способом
Какими бы качественными сырьевые материалы не были, и даже если найден идеальный подбор состава, крайне необходимо систематическое определение прочности бетона: ГОСТ 10180 — 2012, ГОСТ 22690 — 2015, ГОСТ 18105 — 2010, ГОСТ 28570 — 90 и прочая техническая документация, поможет не только протестировать, но и правильно произвести расчеты полученных данных подобной характеристики.
Многоликая прочность бетона
Бетонный образец в процессе испытания
Такое понятие, как прочность бетона довольно обширно.
Существует несколько видов прочности бетона:
- Проектная — допускает полную нагрузку на бетон выбранной марки. По умолчанию, подобное значение должно быть у изделия после стандартного испытания образца в 28 — суточном возрасте при естественной выдержке.
- Нормированная определяется по нормативным документам и стандартам.
- Требуемая — символизирует минимальное значение, которое допускается при запроектированных нагрузках. Выявляется в строительных лабораториях.
- Фактическая — прочность, узнаваемая непосредственная в процессе испытаний. Именно она и является отпускной — не менее 70% от проектной.
- Разопалубочная — значение данной характеристики показывает когда можно без деформаций разопалубливать образцы или изделия.
Испытание бетонного образца
В общепринятом смысле, под прочностью подразумевается кубиковая на сжатие.
Но в особо узких кругах бетонщиков всегда уточняют, с какой именно качественной характеристикой имеют дело:
- на сжатие;
- на изгиб;
- на осевое растяжение;
- передаточная.
Рассмотрим подробнее каждую из них в отдельности.
Прочность на сжатие
За основу маркировки бетона традиционно принята кубиковая прочность бетона. Ее значения получают путем испытания на прессе образцов кубической формы с размерами ребер 150х150 мм в 28-суточном возрасте. Такое значение признанно эталонным для определения стойкости бетона на осевое сжатие.
Допускается использование образцов и других размеров. В соответствии с изменением масштаба, полученные данные разнятся.
В таком случае приводятся дополнительные расчеты, которые уравнивают полученные значения, до кубиковых. Делается это довольно просто: умножаются значения на масштабный коэфициент С, значение которого можно узнать из ГОСТ 10180 — 2012.
Образец кубической формы с размером ребра 150 см
Не смотря на то, что на всех крупных заводах производятся именно такие стандартные испытания образцов кубической формы, основной прочностью для сжатых бетонных элементов является призменная прочность (RB). Она показывает меньшие значения, чем при испытании стандартных образцов с ребром 150 мм (R). Что интересно, при увеличении отношения высоты (h) к площади основания призмы (a), прочность уменьшается.
При значении h/a=4 значение прочности становится относительно стабильным. Поэтому призменную прочность считают как временное сопротивление осевому сжатию при соотношении сторон h/a=4.
По графику видно зависимость призменной прочности от изменения размеров образца
Если призменная прочность более точно отражает основные характеристики бетонных образцов, то почему же используется только кубиковая? Ответ на такой неоднозначный вопрос довольно прост.
Внимание! На прочность бетонного образца влияет много факторов, ключевые из которых — непосредственно сырьевые компоненты, подбор состава, условия выдержки. Но, показывать “плохую” прочность образец также может по причине плохого уплотнения. И это, к сожалению, не редкость.
Уплотненные бетонные образцы
Если с более подвижными смесями такой проблемы нет, то изготовить из жесткого бетона хорошо уплотненный образец в лабораторных условиях тяжело физически. Из этого соображения, чтобы не искажать полученные значения из-за человеческого фактора, принято считать кубиковую прочность основной. Хотя при проектировании железобетонных конструкций используют именно призменную прочность.
Прочность на растяжение при изгибе
Прибор определения прочности бетона на растяжение при изгибе
Основная задача бетона любой марки — стойко выдерживать любые сжимающие нагрузки. Именно в этом его сила. Поэтому такая характеристика, как прочность бетона на растяжение при изгибе, используется в “строительном, производственном обиходе” редко. Подобные показатели применимы при проектных работах.
Поэтому определение прочности бетонной смеси на растяжение при изгибе — это довольно редкое испытание в любой строительной лаборатории, так как создать необходимые нагрузки для образца довольно непросто. Поэтому такие характеристики больше расчетные. Используются проектировщиками давно выведенные в проектных институтах цифры и значения.
Передаточная прочность
Прибор для напряжения бетонных изделий
Существует такое понятие, как передаточная прочность бетона. На строительной площадке подобная терминология не применяется, да и прорабы не всегда представляют “что это такое, и с чем его едят”. Это определение чисто производственное, которое обозначает прочность бетона в момент обжатия при передаче напряжения арматуры бетону.
Это важная характеристика, без которой нельзя качественно изготовить любое преднапряженное изделие. Подобное значение нормируется проектной документацией и прочими техническими документами на производимое железобетонное изделие. Обычно она назначается не ниже 70% от проектной прочности.
Как определить прочность бетона? Да очень просто.
Для этого используется нехитрая формула определения прочности бетона передаточной:
- Rbp = 0,7B,
- Где: Rbp — передаточная прочность;
- B — проектная прочность;
- 0,7 — неизменяемый коэффициент.
Внимание! Если значение при испытании удовлетворяет расчетному, то изделие рекомендуется снять с напряжения. Если же нет, то на усмотрение технолога или заведующего лабораторией принимается решение о продлении времени предварительного напряжения изделия.
Приборы и оборудование для определения прочности бетона
Приборы для неразрушающего контроля прочности бетона
Сегодня существуют различные методы определения прочности бетона.
В зависимости от них, применяются и требуемые приборы:
- Пресс — стандартное оборудование любой строительной лаборатории. Бывает различного принципа действия, но самый надежный и популярный — гидравлический. Существует масса моделей и видов подобного оборудования. С помощью одних можно тестировать только бетонные образцы: кубики на сжатие, и растяжение цементных балочек. Другие же расширяют область своего использования до испытаний крупноразмерных блоков, кирпичей и прочих материалов. Определить прочность бетона с его помощью можно буквально за пару минут, только нужно уметь с ним работать и фиксировать необходимые значения.
Пресс для определения прочности бетона
- Приборы для определения прочности бетона неразрушающим методом, сегодня получили небывалую популярность. Склерометром можно проверить прочность бетона конструкций при обследовании в строящихся объектах, и в зданиях, уже давно сданных в эксплуатацию. Не нужно выпиливать из массива кубики. Все делается гораздо проще. При этом цена на подобные приборы довольно высокая — в зависимости от типа и функций, которыми обладает прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Протестировать необходимую конструкцию можно своими руками, без помощи специалистов. Нужно только четко следовать всем параметрам, которые предусматривает инструкция по использованию. Как пользоваться склерометром, можно подробнее посмотреть в видео в этой статье.
- Еще один прибор, предназначающийся для выявления основных характеристик — молоток для определения прочности бетона. До широкого распространения стеклометров, на стройплощадках и в лабораториях постоянно пользовались эталонным молотком Кашкарова. Проводить испытание методом упругого отскока довольно сложно. Подобная методика определения прочности бетона требует определенного навыка и знаний. 229690-88 ГОСТ по определению прочности бетона неразрушающими методами позволит сориентироваться в подобной области. Но лучше всего осваивать упругий отскок на практике — так больше шансов научиться правильно производить подобное тестирование.
На фото молоток Кашкарова
Методика проведения испытания неразрушающим методом
Поскольку определить среднюю прочность бетона неразрушающим методом можно без специальной подготовки, прямо на объекте, с помощью современных электронных приборов, рассмотрим именно такой метод, который заключает в себе несколько этапов:
- Этап 1. Необходимо выбрать ровную грань изделия без трещин, сколов и прочих дефектов. Именно на ней и будут производиться дальнейшие испытания.
- Этап 2. В зависимости от типа прибора, следующий порядок действий может отличаться, но основные принципы едины для любого прибора. А именно, после включения склерометра и выбора необходимой функции необходимо расположить его по отношению к поверхности бетонного изделия строго под прямым углом, и нажать на соответствующую кнопку.
- Этап 3. На экране высветится полученное значение. В инструкции к прибору будет указано общее число проведения вышеописанной операции для получения среднего значения.
- Этап 4. По необходимости можно составить акт определения прочности железобетонных конструкций неразрушающим методом, который будет иметь законную силу.
Правильное расположение прибора относительно испытуемой поверхности
После того, как определение прочности бетона неразрушающим способом закончено, необходимо полностью отключить прибор. Очень удобный “гаджет” для любого прораба, да и простого мастера. Он точно не “соврет” о качестве бетона на любом этапе строительства. Только нужно не забывать о его постоянной поверке.
Источник