Растяжение бетона при раскалывании
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
Навигация:
Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах квадратного сечения 100×100, 150×150 или 200×200мм, длиной в четыре раза больше размера сечения, т.е. соответственно 400, 600 и 800 мм. Образец-призму (рис. 11.5) устанавливают в горизонтальное положение на две симметрично расположенные шарнирные опоры, укрепленные на нижней плите пресса. Одна из опор подвижная, другая — неподвижная. Расстояние между опорами (испытательный пролет) равно трехкратному размеру сечения призмы, т. е. 1 = За. На призму сверху устанавливают две шарнирные опоры, также симметричные относительно середины и расположенные одна от другой на расстоянии, равном размеру сечения: а = 1/3. Рис. 11.5. Устройство для испытания бетона на изгиб: На опоры укладывают стальную траверсу, в центре верхней грани которой укреплен шаровой шарнир. Через шарнир нагрузка Р от верхней плиты пресса передается на траверсу, а от нее через опоры — на испытываемую призму в виде двух сосредоточенных сил, каждая из которых равна Р/2 и приложена на расстоянии 1/3 одна от другой и от опор призмы. При этом нужно следить, чтобы сама призма на опоры и опоры опирались плотно по всей ширине, все опоры были перпендикулярны оси испытуемого образца, а оси призмы и траверсы находились в одной вертикальной плоскости. При испытаниях на изгиб прочность бетона вычисляют как среднее арифметическое из значений RpH для всех образцов данной серии, прочность которых отличается не более чем на 15%, а разрушение произошло в средней трети испытательного пролета. При испытаниях призмы размером 200×200×800 мм «эталонную» прочность (прочность для образца размером 150х х 150×600 мм) определяют умножением полученных значений на коэффициент 1,0, а для призмы размером 100×100×400 мм — на 0,95. Прочность бетона на растяжение определяют двумя способами: прямым (испытание на осевое растяжение) и косвенным; (испытание на раскалывание). На осевое растяжение испытывают образцы квадратного сечения с утолщениями к концам, так называемые «восьмерки» (рис. 11.6). При растяжении образец разрушается (разрывается) в средней, более тонкой рабочей части, которая может иметь сечение 100×100, 150×150 или 200×200 мм. В крайних утолщенных частях сечение соответственно составляет 150×150, 250×250 или 360×360 мм. Длина рабочей части образца в три раза, а общая длина образца в семь раз больше размера рабочего сечения. В утолщенных частях расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметром 6 мм, выступающие за торцы образца и предназначенные для закрепления в разрывной машине. На раскалывание испытывают такие же кубы или цилиндры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на двух противоположных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы устанавливают в пресс по схеме (рис. 11.7). Куб опирается ребром так, что усилие сжатия направлено вдоль оси, а цилиндр опирается по образующей (усилие сжатия направлено по диаметру). Рис 11.6. Образец-восьмерка для испытания бетона на растяжение Рис. 11.7. Схемы испытания бетона на раскалывание: Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
Источник
Предел прочности бетона при сжатии определяют на гидравлическом прессе. Перед установкой образца пресс тщательноочищают и протирают сухой тканью рабочие поверхности плитпресса и образца. Образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси(цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы обычно вверх боковой гранью), центрируя рисками, нанесенными наплите пресса. Включив пресс, образец нагружают непрерывнои равномерно со скоростью (0,6±0,2) МПа/с до разрушенияобразца. Разрушающая нагрузка Рр фиксируется на силоизмерительной шкале пресса по показанию пассивной стрелки, которая после уменьшения разрушающего усилия РР остается на
месте. Предел прочности при сжатии
где α — переводной коэффициент к эталонному кубу (15x15x15 см) принимают по данным, приведенным ниже:
| Форма образца | кубическая | Цилиндрическая | ||||||
| Размер образца (ребро или диаметр), см | 7,07 | 10 | 20 | 30 | 7,14 | 10 | 15 | 20 |
| Коэффициент α | 0,85 | 0,91 | 1,05 | 1,1 | 1,16 | 1,17 | 1,20 | 1,24 |
Площадь сечения образца определяют как полусумму площадей опорных граней.
При трех образцах в серии получают три значения (меньшее, большее и промежуточное). Если и меньшее и большее значения отличаются от промежуточного не более чем на 15%, то прочность бетона принимают по среднему арифметическому из трех значений Rсж При большей разнице пределом прочности при сжатии будет промежуточное значение Rсж
Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах квадратного сечения размерами10X10X40, 15X15X60 и 20Х Х20Х80 см.
Испытание на изгиб проводят по схеме (рис. 43); Испытательное устройство состоит из стола 4 с двумя цилиндрическими опорами 5 для установки на них испытуемого образца/и жесткой верхней траверсы 2 с двумя цилиндрическими опорами 3 для передачи нагрузки от пресса на образец. Нужно следить, чтобы призма на опоры и опоры на призму опирались плотно по всей ширине, все опоры были перпендикулярны оси призмы, а оси призмы и траверсы находились в одной плоскости. Призмы должны быть установлены так, чтобы плоскостьизгиба была параллельна слоям укладки бетонной смеси. Нагрузка на образец должна возрастать равномерно со скоростью (0,05±0,02) МПа/с до разрушения образца. Предел прочности при изгибе
где Рр — разрушающая нагрузка, Н; l — расстояние между опорами, см; а — сторона квадратного сечения балочки, см.
Предел прочности бетона при осевом растяжении
Предел прочности бетона на изгиб вычисляют как среднее арифметическое значение Rри для всех образцов данной серии, прочность которых отличается не более чем на 15%, а разрушение произошло в средней трети испытательного пролета. При испытаниях «призмы размерами 20X20X80 см «эталонная» прочность образца размерами 15x15x60 см определяется увеличением полученных значений на 5%, а для призм 10Х10Х40см — уменьшением на 5%.
Прочность бетона на растяжение определяют прямым способом (испытание на осевое, растяжение) и косвенным (испытание на раскалывание). На осевое растяжение испытывают образцы-восьмерки квадратного сечения с утолщениями к концам (рис. 44), в которых расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметрам 6 мм, выступающие за торцы образца ислужащие для закрепления в разрывной машине. При растяжении образец разрушается (разрывается) в средней, более тонкой рабочей части, которая может иметь сечение. 10Х10, 15Х15 или 20X20 см.
На раскалывание испытывают образцы-кубы или цилиндры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на двух противоположных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы устанавливают в пресс так, чтобы усилие сжатия было направлено вдоль оси, а цилиндр опирался по образующей (усилие сжатия направлено по диаметру — рис. 45). Образец раскалывается от поперечных растягивающих деформаций, поэтому усилие раскалывания является косвенной характеристикой прочности бетона при растяжении.
Предел прочности бетона на растяжение при раскалывании
, или
где Pр — разрушающая нагрузка, Н; а—размер ребра куба, см; d-—диаметр цилиндра, см; l — длина цилиндра, см.
Таблица 24
Назначение бетона | Предел прочности бетона, МПа, при | |
| сжатии | растяжении и изгибе | |
| Однослойное покрытие и верхний слой двухслойного покрытия | 30, 35, 40, 50 | 4; 4,5; 5; 5,5 |
| Нижний слой двухслойного покрытия | 25, 30, 35. | 3,5; 4; 4,5 |
| Основание усовершенствованного капитального покрытия | 7,5; 10; 15; 20; 25 | 1,5;, 2,2;. 2,5; 3; 3,5 |
Цементобетон, применяемый для дорожного строительства, в зависимости от предела прочности при сжатии подразделяется на следующие классы: В7,5; В10; В 12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40 и В50:
В зависимости от предела прочности при растяжении бетон для дорожного строительства подразделяется на классы: Вt1,2; Вt1,6; Вt2; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2.
Для дорожных и аэродромных покрытий и оснований различных видов прочность бетона при сжатии и растяжении при изгибе должна соответствовать требованиям ГОСТ 8424—72 (табл. 24).
ДРЕВЕСИНА
Источник