Метрология стандартизация и сертификация в строительном материалове

–прочность на изгиб;

–прочность на перегиб.

Диаметр арматуры. Диаметр гладкой арматуры определяют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Площадь поперечного сечения арматуры периодического профиля А, мм2, вычисляют по формуле

где т – масса испытуемого образца кг; l – длина испытуемого образца, м; ρ – плотность стали, 7850 кг/м3.

Для практических целей диаметр арматуры периодического профиля можно определить как усредненный диаметр арматуры между ребер и по ребрам, приведенный к сортаменту.

Класс арматуры. Класс арматуры определяют по результатам испытания образцов на растяжение путем сравнения величин полученных характеристик с нормируемыми значениями, указанными в ГОСТ 5781, ГОСТ 10884,

ГОСТ 7348.

К нормируемым характеристикам относят: предел текучести σm , временное сопротивление разрыву σВ и отно-

сительное удлинение δ.

Испытание арматуры на растяжение. Испытание ар-

матуры на растяжение проводят в соответствии сГОСТ 12004 «Стальарматурная. Методыиспытаниянарастяжение».

Для испытания на растяжение применяют образцы арматуры круглого или периодического профиля с необработанной поверхностью номинальным диаметром от 3,0 до 80 мм. Образцы отбирают по акту отбора из различных стержней одной партии. Допускается проводить испытания

281

образцов горячекатаной стержневой арматуры номинальным диаметром более 20 мм на обточенных образцах цилиндрической формы с головками, по возможности с сохранением на головках поверхности проката. Полная длина образца арматуры выбирается в зависимости от рабочей длины и конструкции захвата испытательной машины.

Рабочая длина образца должна составлять:

–для образца с номинальным диаметром до 20 мм включительно – не менее 200 мм;

–для образца с номинальным диаметром свыше 20 мм – не менее 10d;

–для арматурных канатов всех диаметров – не менее

350 мм.

При испытании определяют следующие механические свойства:

–относительное удлинение после разрыва δ, %;

–временное сопротивление σв , МПа (кгс/мм2);

–предел текучести (физический) σТ , МПа (кгс/мм2);

–предел текучести σ0,2 и упругости σi (условные).

Зависимость деформации стали от напряжения в арматуре различных классов приведена на рис. 5.1.

Испытание на растяжения проводят на гидравлических разрывных машинах типа Р50. Средняя скорость нагружения при испытании до предела текучести не должна быть более 10 МПа (1 кгс/мм2) в секунду; за пределом текучести скорость нагружения может быть увеличена так, чтобы скорость перемещения подвижного захвата машины не превышала 0,1 рабочей длины испытуемого образца в минуту; шкала силоизмерителя испытательной машины не должна превышать пятикратного ожидаемого значения наибольшей нагрузки Р для испытываемого образца арматуры.

282

Величину относительного удлинения δ, %, вычисляют по формуле

где l0 – начальная расчетная длина, равная 5d, 100 мм и далее кратная 100 мм.

В зависимости от величины начальной расчетной длины к букве δ добавляют индекс. Например, при начальной расчетной длине, равной 5d, – δ5 , при 100 мм –

δ100 и т.д.

Конечную расчетную длину образца lk, включающую место его разрыва, определяют следующим способом.

После испытания части образца тщательно складывают вместе, располагая их по прямой линии. От места разрыва в одну сторону откладывают половину количества интервалов в расчетной длине п/2 и ставят метку а. Если величина п/2 оказывается дробной, то ее округляют до целого числа в большую сторону. Участок от места разрыва до первой метки при этом считается как целый интервал.

От метки а откладывают в сторону разрыва п интервалов и ставят метку b (рис. 5.2, а). Отрезок ab равен конечной расчетной длине lk. Величину lk измеряют линейкой с точностью 0,5 мм.

Если место разрыва ближе к краю захвата машины, чем величина п/2 (рис. 5.2, б), то полученную после разрыва конечную расчетную длину lk определяют следующим образом: от места разрыва до крайней метки q у захвата определяют число интервалов, которое обозначают т/2. От

284

точки q к месту разрыва откладывают т интервалов и ставят метку с. Затем от метки с откладывают п/2 – m/2 интервалов и ставят метку е.

Конечную расчетную длину образца lk, мм, вычисляют по формуле

lk = cq + 2ce,

где cq и се – соответственно длина участка образца между точками с и q, с и е.

Для определения величины относительного равномерного удлинения р конечная расчетная длина lи определяется по меткам на участке испытанной арматуры, на котором не произошло разрыва (см. рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схемы измерения начальной и конечной расчетных длин: а – разрыв в средине образца; б – разрыв около захвата

Величину относительного равномерного удлинения δp, %, вычисляют по формуле

285

Конечные расчетные длины lk и lи измеряют с погрешностью не более 0,5 мм.

Определение напряжений. Прежде чем перейти к оп-

ределению напряжений на характерных уровнях нагрузки, рассмотримболее подробно диаграммы σ− ε (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Диаграммы растяжения арматуры:

а – с площадкой текучести; б – без площадки текучести

Предел текучести (физический) σT – напряжение,

при котором образец деформируется без увеличения растягивающей нагрузки. Предел текучести σT, МПа (кгс/мм2), вычисляют с погрешностью не более 5 МПа (0,5 кгс/мм2) по формуле

286

Условный предел текучести σ0,2 – напряжение, вы-

зывающее остаточную деформацию, равную 0,2 %.

Условный предел упругости (пропорциональности)

σ0,02 – напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,02 %.

Условные пределы упругости и текучести могут быть определены аналитическим или графическим способом.

Временное сопротивление (предел прочности) σВ –

напряжение, вызывающее образование шейки и разрушение образца. Временное сопротивление σВ, МПа (кгс/мм2), вычисляют с погрешностью не более 5 МПа (0,5 кгс/мм2) по формуле

Модуль упругости Е – сопротивление металла упругой деформации. Для стержней и проволоки начальный модуль упругости равен отношению приращения напряжений

При этом в интервале от 0,1 до 0,35 Pmax должно быть

не менее трех последовательных этапов нагружения.

Для арматурных канатов начальный модуль упругости определяется после двукратного нагружения и разгружения в интервале 0,1 и 0,35 Pmax .

287

За результат испытания принимаются механические свойства, полученные при испытании каждого образца. Количество образцов для испытаний указывается в норма- тивно-технической документации на арматурную сталь.

Результаты испытаний не учитываются в следующих случаях:

–при разрыве образца по нанесенным меткам, если при этом какая-либо характеристика механических свойств по своей величине не отвечает установленным требованиям;

–при разрыве образца в захватах испытательной машины;

–при обнаружении ошибок в проведении испытаний или записи результатов испытаний.

Испытания на перегиб и изгиб

Испытания на изгиб проводят в соответствии с ГОСТ

14019, а на перегиб – с ГОСТ 1579 (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Испытание арматурных стержней: а – на перегиб; б – изгиб

Результаты испытаний арматурной стали должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 5.3 для соответствующего класса арматуры. Если хотя бы один из показателей не соответствует приведенным требованиям в худшую сторону, то испытания проводят повторно. При

288

получении аналогичных результатов исследуется причина несоответствия требованиям стандартов, а партия арматурной стали переводится на класс ниже с учетом статистической обработки по ГОСТ 5781.

Таблица 5 . 3

Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности

Примечание: указанные соотношения действительны при коэффициенте вариации 13,5 %

Класс арматуры принимается при проектировании железобетонных конструкций в зависимости от их назначения, видов нагрузки, наличия предварительного напряжения арматуры и указывается в проекте на конструкцию. Так, при изготовлении петель для подъема конструкций используется арматура только класса A-I (не следует путать с гладкой машиностроительной сталью!). Для предварительно напряженных конструкций применяют сталь классов AT-IV, AT-VI.

289

Замена класса предварительно напряженной арматурной стали при изготовлении конструкции допускается только при согласовании с разработчиками проекта.

Замена диаметра ненапрягаемой арматуры на одну позицию по сортаменту допускается при соблюдении условия

где ∑ AS1, σT 1 – площадь и напряжение текучести арматуры по проекту соответственно; ∑ AS 2 , σT 2 – площадь и напряжение текучести заменяемой арматуры соответственно.

5.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Из всех приведенных в ГОСТ 4.212 показателей для железобетонных конструкций наиболее часто на строительных площадках определяют прочность бетона. Все остальные показатели определяют, как правило, в специализированных лабораториях. Поэтому этот показатель рассмотрим более подробно.

Прочность – свойство материала воспринимать, не разрушаясь, внешние механические нагрузки и воздействия (сжатие, растяжение, сдвиг и др.).

Предел прочности – максимальное значение механической нагрузки, приведенной к единице площади рабочего сечения, при достижении которой материал разрушается.

Предельное значение прочности обозначается R и измеряется в МПа или кгс/см2.

Легкие бетоны (керамзитобетон, пенобетон) обладают прочностью на сжатие в диапазоне 5–20 МПа, тяжелые бе-

290