Определение прочности материалов лабораторных образцов

Работа состоит из следующих этапов:

1. Испытание контрольных кубов с целью определения прочности бетона.

2. Определение прочности бетона в образцах неразрушающими методами.

3. Определение призменной прочности бетона.

4. Определение начального модуля упругости бетона.

5. Определение физико-механических свойств арматурной стали.

6. Освидетельствование образцов и подготовка их к испытаниям.

1. Испытание контрольных кубов бетона

Основная механическая характеристика бетона – кубиковая прочность, т.е. временное сопротивление сжатию R, определяется по контрольным кубам (не менее трех) размером 15х15х15 см, которые изготовляются и испытываются согласно ГОСТ 10180-78 «Бетон. Методы определения прочности на сжатие и растяжение». При образцах другого размера и другой формы (допустимых ГОСТ 10180-78) результаты испытаний приводят к показателям прочности эталонных образцов 15х15х15 см, умножая их на переводной коэффициент α, который допускается устанавливать опытным путем. Переводные коэффициенты устанавливают отдельно для каждого класса бетона и каждой испытательной машины делением средней прочности бетона серии эталонных образцов на среднюю прочность бетона серии неэталонных образцов. Количество образцов-близнецов каждого размера в серии должно быть не менее 24. Минимальные значения коэффициентов приведены в таблице 2. Размеры образцов принимаются в зависимости от наибольшей крупности зерен заполнителя и должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1.

Наибольшая крупность зерна заполнителя	Наименьший размер образца, мм
	Ребро куба, сторона поперечного сечения балочки	Диаметр цилиндра
10	70	70
20	100	100
40	150	150
70	200	200
100	300	-

Таблица 2.

Форма и номинальный размер образца, см		Переводной коэффициент α
Кубы:
	7х7х7	0,85
	10х10х10	0,91
	15х15х15	1,00
	20х20х20	1,05
	30х30х30	1,10
Цилиндры
	7х7	1,16
	10х20	1,16
	15х30	1,20
	20х40	1,24

Бетон в контрольных кубах должен уплотняться тем же методом, что и в опытных образцах, для возможности сопоставления их кубиковой прочности. Твердение и хранение кубов производят в одинаковых с лабораторными образцами термовлажностных условиях.

Перед испытанием кубы осматривают, измеряют и взвешивают. При осмотре определяют рабочие грани кубов, которые будут прилегать к плитам пресса, и отмечают их мелом. Опорные грани выбирают так, чтобы сжимающая сила была направлена параллельно слоям укладки бетона в формы. Грани должны быть чистыми и параллельны между собой.

Измерение размеров кубов производят штангенциркулем или металлической линейкой с точностью до 1 мм.

Каждый линейный размер образца вычисляют как среднее арифметическое результатов двух измерений по серединам двух противоположных граней.

Взвешивание кубов производят для определения их массы и средней объемной массы бетона. При отклонении частных значений объемной массы в кубах более чем на 3% от среднего значения серию кубов бракуют и не подвергают испытанию.

(1)

где: m – масса бетонного образца, кг;

V – объем образца, м³.

Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью 0,6 МПа в секунду до его разрушения. Достигнутое в процессе испытания максимальное усилие принимают за величину разрушающей нагрузки.

Предел прочности образца при сжатии R (в МПа) вычисляют для каждого образца по формуле:

(2)

где: P – разрушающая нагрузка, кН;

F – средняя рабочая площадь образца, см²;

α – переводной коэффициент к прочности эталонного образца.

По результатам испытаний всех образцов серии определяют величину средней прочности по формуле:

(3)

где: - средняя прочность серии образцов данного размера, МПа;

R_i – предел прочности отдельных образцов данного размера в серии, МПа;

n – количество образцов данного размера в серии.

Определяют также величину коэффициента вариации прочности бетона в серии образцов v формуле:

(4)

где: s – среднеквадратичное отклонение прочности бетона в серии образцов (в МПа), рассчитываемое по формуле:

(5)

Если в серии из трех образцов предел прочности любого крайнего образца отличается от предела прочности среднего образца более чем на 15%, оба крайних значения прочности отбрасывают и за среднюю прочность бетона принимают результат испытания среднего по прочности образца.

В сериях из двух образцов среднюю прочность бетона серии вычисляют как среднее арифметическое значение пределов прочности обоих образцов.

Результаты испытаний вносятся в таблицу 3

Таблица 3

№ п/п

Проектная марка

Дата испытания

Возраст в днях

Размеры образца, мм

Площадь F, см2

Объем образца V, м3

Масса образца m, кг

Разрушающая нагрузка P, кгс

Предел прочности образца Pi , МПа

Переводной коэффициент, α

Временное сопротивление сжатию R = Ri∙α , кг/см2

Средняя прочность бетона R = ∑R/n , кг/см2

Примечание

Высота h

Ширина b

Длина a

1

2

3

Нормативное сопротивление бетона определим по формуле:

(6)

где: v – коэффициент вариации прочности бетона.