Прочность на растяжение при изгибе это
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
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН
Анализ опытных данных показывает, что прочность на осевое растяжение меньше прочности на растяжение при изгибе. У обычных тяжелых бетонов отношение величины растяжения при изгибе i? p.и к осевому растяжению Rv колеблется в довольно широких пределах:
= 1,5-3.
Яр
Увеличение предела прочности на растяжение при изгибе объясняется пластической растяжимостью бетона перед его разрывом [84]. Отношение между деформациями в момент излома балочки и в момент достижения бетоном напряжения Яр. и может служить мерой увеличения растяжимости бетона за счет его пластических свойств. При очень быстром проведении опыта пластическая растяжимость может проявиться не в полную меру. Чем медленнее воздействует нагрузка на балку, тем более благоприятны условия для развития пластических деформаций и тем меньше окажется изгибающий момент. Поэтому, чтобы получились сравнимые результаты, скорость испытания образцов должна быть одинаковой.
Согласно ГОСТу нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью 0,5±0,2 кГ/см2 в секунду вплоть до разрушения образца. Скорость загружения бетона является решающей для его пластической растяжимости. В связи с этим отношение между полной деформацией, соответствующей моменту разрушения балки, и деформацией, при которой возможно появление трещины (кривая сг — е), колеблется в пределах от 1,5 до 3.
Рассмотрим процесс деформирования бетона изгибаемой балки вплоть до ее разрушения ( рис. 24).
А. Е. Голиков испытывал образцы размером 15ХІ5Х Х60 см у приготовленные из бетона марки 800. Балки нагружали двумя грузами, которые прикладывали в третях пролета. Деформации измеряли тензодатчиками сопротивления, наклеенными в растянутой и сжатой зонах. Нижнюю
2 4 6 8 10 12 т 16 18 20 Є10′ —І1 і і
> і і >
Рис. 24. Зависимость деформаций бетона изгибаемого элемента є от действующих напряжений а
С
Ii6<9
Щг
33,5 26fi 20,1
— 6,7
67
Цч 20,1 26,8 33,5
Т
Щ9 а
1 — деформации растянутой зоны по показаниям тензодатчиков; 2 — то же, сжатой зоны; 3 — изменение времени прохождения ультразвукаKt в растянутой зоне
Зону балок прозвучивали вдоль растянутых волокон ультразвуковым аппаратом УЗП-65.
Из рис. 24 видно, что кривая а — ев растянутой зоне балок при напряжениях а = 40,2 кПсм2 имеет излом. При том же напряжении обнаруживается излом и на кривой скорости прохождения ультразвука, что характеризует появление пластической растяжимости бетона.
Прочность бетона на растяжение при изгибе, согласно ГОСТ, определяют на образцах-балках сечением 20×20, 15×15 и 10X10 см и длиной соответственно 80, 60 и 40 см. За эталон следует принимать балку размером 15 X 15×60 см (ее размеры выбирают исходя из тех же соображений, которые принимались при выборе размеров образцов для испытания на сжатие). Нагрузка на балки прикладывается в третях пролета. Она создается двумя равными сосредоточенными силами, составляющими половину суммарной нагрузки. При этом в зоне чистого изгиба момент сохраняется постоянным, а поперечная сила равна нулю.
Величину временного сопротивления бетона при изгибе определяют с учетом экспериментальных данных по формуле:
Где Р — разрушающая нагрузка в кГ, I — расстояние между опорами, а иH — ширина и высота балки в см.
Для установления корреляционной зависимости /?ри = = f(R)[177] были использованы данные о высокопрочных [23, 67, 70, 86, 87, 161, 184, 195] и обычных [127, 141, 203] Бетонах.
Растяжение при изгибе определяли на образцах-балках, прикладывая две равные сосредоточенные силы, составляющие половину суммарной нагрузки Р. Силы, приложенные в третях пролета, действовали равномерно по всей ширине балки. Пролет балок соответствовал трехкратному размеру ее высоты. Были использованы балки различных размеров как по сечению, так и по длине: в,’опытах [86, 87, 161! — сечением 10X10 см и пролетом 30 см в опытах [23, 671 — сечением 15 X15 см и пролетом 45 см, в опытах [141 ] — сечением 17,5×25 см и пролетом 75 см.
Результаты статистической обработки данных, приведенных на рис. 25, позволили установить общую корреляционную зависимость между /?ри иR для бетонов марок от 100 до 1200, которая выражается кривой (а). Кривая б
Описывается зависимостью типа (II 1.3) и выражается формулой
Яр. и = 0,8Я*/з. (Ш. З)
Кривые а и б достаточно близко совпадают, поэтому #р. и можно определять по формуле (III.3). Эта формула отличает-
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11Q0 1200
/?, ИГ/см2
Рис. 25. Зависимость прочности бетона на растяжение при изгибе от его кубиковой прочности R, по данным
/ — Булгакова и Русановой [23]; 2 — Гоннермана и Шумана [1411- 3 — Дульгеру; 4 — Каплана [161]; 5 — Кордона и Джилеспи [ 127]; 6, 7 — Писанко и Голикова [67, 70]; 8 — Роша [184]; 9 — Сытника [86]; 10 — Сытника и Иванова [87]; 11 — Уокера и Блоума [203]; 12 — Щайд — лера [195]; а —по уравнению кривой регрессии; б—по формуле (Ш. З)
Ся от формулы (III.2) только коэффициентом. Для всего диапазона прочностей от 100 до 1200 среднее значение
/Ср=%-И = 1,6
Кр
В отличие от принимаемого по ГОСТу для бетонов марок до 600 /Ср — 1,7.
Как видно из рис. 25, зависимости (III.2) и (Ш. З) обусловливаются главным образом прочностью бетона.
В заводских лабораториях, где определять временное сопротивление бетона на растяжение осевое и при изгибе практически невозможно, используется также метод раскалывания кубов или цилиндров. Растяжение бетона при раскалывании Rv. v целесообразно определять на образцах-кубах или цилиндрах.
Чтобы учесть степень уменьшения прочности бетона при его смятии, в общепринятую формулу для оценки растяжения при раскалывании вводится коэффициент ослабления, который для тяжелого бетона принимается равным: /Ссм = Ы [51. Тогда формула для расчета временного сопротивления бетона растяжению при раскалывании примет вид:
Для образцов-кубов
Vp=*cM-gr; (пі.4)
Для образцов-цилиндров
= (ІІІ.5)
Где Р — нагрузка, раскалывающая образец, в кГ; I — Длина ребра в см; а —длина цилиндра в см; D —диаметр цилиндра в см.
Параллельно с исследованиями высокопрочных бетонов на растяжение осевое и при изгибе испытывались образцы — кубы размером 15x15x15 см на раскалывание [67, 70]. Их изготовляли из тех же смесей и теми же методами, как и образцы, испытанные на растяжение осевое и при изгибе. Кроме того, испытывались образцы-цилиндры диаметром 15 см, длиной 30 см [86, 87, 126] и образцы-кубы размером 10 X 10 X 10 см [41, 203] в возрасте от 3 до 360 суток и прочностью 100—1050 кГ/см*.
Как видно из рис. 26, полученная корреляционная зависимость (кривая а [177]) близко совпадает с зависимостью (кривая б)
ДРвР= 0,55і?2/3. (ІІІ.6)
Достаточно высокое значение коэффициента корреляции г = 0,926 позволяет считать эту зависимость устойчивой.
Рассматривая зависимости (III.2), (III.3) и (III.6), приходим к выводу, что все они имеют структуру формулы Фе — ре и отличаются только коэффициентами. Основным фактором, влияющим на растяжение бетона марок 100—1200, является прочность на сжатие.
Рис. 26. Зависимость прочности бетона на растяжение при раскалывании /?р. рот его кубиковой прочности R, поданным: 1, 2 — Писанко и Голикова [67, 70]; 3 — Сытника [86]; 4 — Сытника и Иванова [87]; 5 —Слесаревой [41]; 6 — Уокера и Блоума [203]; 7 —Чапмена [126]; а —по уравнению кривой регрессии; б—по формуле (III.6)
Размеры и форма образцов, возраст бетона, а также составы бетонной смеси при использовании в них фракционированных заполнителей, эффективность методов укладки бетона влияют менее существенно на прочность при растяжении.
Кольца колодцев были и остаются очень востребованным строительным материалом. К слову, кольца колодцев приобретают не только те, чья деятельность связана с водоснабжением и канализацией, но и телефонисты, Интернет-провайдеры и, конечно …
Полученное выражение (V.15) дает возможность сформулировать общее положение о характере зависимости меж — ду упругими и прочностными свойствами тяжелого бетона. Особенность этой связи заключается в том, что оца не является …
Об усадке тяжелого бетона имеется не меньше экспериментальных данных, чем о его ползучести. Попытки- использовать эти данные для получения общих количественных закономерностей явления содержатся в ряде работ. При оценке возможной …
Источник