Кубиковая и призменная прочность бетона

Бетон как искусственный камень, с его получением из цемента, воды и наполнителей с всевозможными добавками может дать строительный материал разной прочности, которую измеряют на 28 сутки от первоначальной заливки бетонной смеси. Именно после истечения 28-го дня бетон приобретает свои рабочие свойства, которые практически не изменяются за всё время его эксплуатации.

Определения

Кубиковая прочность – это прочность на осевое сжатие (растяжение). Определяется эта характеристика на кубических образцах с принятыми стандартными размерами 15х15х15 см. Впрочем, иногда, в случае очень мелкого или, наоборот, очень крупного наполнителя, рёбра куба могут иметь размер 10 или 20 сантиметров. В этом случае для испытаний образцов с такими размерами вводится поправочный коэффициент, равной

  • для кубов со стороной 10 см К≈0,90,
  • со стороной 20 см К≈1,1.

Образец центрируется на опорной плите пресса по своей геометрической оси и подвергается нагрузке давлением, соответствующем росту напряжения 0,3 : 0,4 МПа/сек, то есть в пределах от 6,75 до 9,0 кН/сек по шкале измерения силы до разрушения.

Расчёт ведут по формуле, учитывающей предел прочности каждого образца ​\( R=\frac{F}{A_{0}}K \)​ МПа, в которой

  1. F – нагрузка, предшествующая разрушению образца, выражается в кН;
  2. A0 – площадь поперечного сечения образца до разрушения, выражается в см2;
  3. K – переводные коэффициенты от испытываемых кубов к эталонному со стандартным ребром в 15 см.

Вычисления кубиковой прочности делаются на основе среднего арифметического значения в сериях из трёх образцов и более. В случае отличия результатов испытаний одного из образцов от соседнего образца больше чем на 15%, образец бракуется. А если и соседний показатель в большую сторону отличается от следующего также в большую сторону и так же на 15%, бракуется вся серия испытываемых образцов.

Около опорных плит пресса (верхней и нижней) направленная внутрь призмы сила трения между образцом и плитами создаёт нечто вроде двух направленных друг на дружку усечённых пирамид, эффект обоймы, который увеличивает прочность образцов при сжатии (вариант «а»). Добавьте к опорным плоскостям любую смазку – и характер разрушений изменится, куб расколется по плоскостям, параллельным вектору приложенной силы (вариант «б»). Жирная чёрная полоса во 2 варианте – нанесённая на опорные грани смазка.

Характер разрушения образцов

Однако в реальности форма железобетонных конструкций только в редчайших случаях повторяет форму испытываемых эталонных образцов. Поэтому при испытаниях и расчётах применяют призменную прочность Rb.

 

При соотношении сторон «высота-основание», когда длина сторон основания всегда меньше длин высоты испытуемых образцов, у образцов форм, близких к призме, нагрузка на основаниях в момент сжатия всегда меньше, чем на грани призмы в высоту. Что отлично демонстрируется практикой, когда напряжение в сжатой зоне бетонных изделий приближено к состоянию призм при сжатии. То есть призмы и условно близкие к ним формы всегда продемонстрируют меньшую прочность на сжатие. Если высота призмы соотносится к сторонам основания как h/2˃4, сила трения воздействия практически не оказывает, а величина прочности делается практически неизменной, равной ≈0,75R.

Призменная прочность Rb вычисляется по аналогичной формуле как частное от деления величины разрушающей нагрузки на площадь поперечного сечения образца.

График зависимости призменной прочности от размеров образца
График зависимости призменной прочности бетона от отношения размеров испытываемого образца

Методы испытания

На разные строительные объекты идёт бетон разной плотности и прочности. Эти показатели могут зависеть не только от марки цемента, но и от условий, в которых он хранился до его использования. То есть снижение вяжущих свойств цемента необязательно происходит вследствие истечения срока его годности. Падение качества может произойти и вследствие неправильных условий хранения. Для определения такой характеристики бетона, как прочность, в лабораторно-производственных испытаниях и используют бетонные кубики со стороной 15х15х15 см, выдержанные в течение 28 суток со дня отливки.

Прочность образцов может испытываться по двум методикам: разрушающей и неразрушающей. Суть первой состоит в раздавливании таких образцов, и она точнее. Как раз к такой методике относят кубиковое и призменное испытание образцов, регламентируемое ГОСТ 18105-2010.

К неразрушающим можно отнести:

  • испытания ударом (разовое экстремальное и точно выверенное воздействие силы. Это может быть пневматический инструмент с регулируемой силой удара, а также лабораторный взрыв.);
  • испытание методом частичного разрушения – делается путём отрыва приклеенного металлического диска к испытуемой бетонной поверхности, путём скалывания бетонного образца или комбинированным путём – отрыв+скалывание;
  • ультразвуковое воздействие. При использовании этого метода строят градуировочную зависимость прочности бетона и скорости прохождения сквозь него ультразвука.

При определениях прочности учитывается также коэффициент Пуассона – начальной величины поперечной деформации, которая для бетона равна 0,16. Впрочем, это величина для «идеального» бетона. На практике же, с учётом процессов микро- и макротрещинообразования, в коэффициент вносят поправки исходя из марок бетона и видов деятельности, в которых будут применяться испытуемые бетонные изделия. И этот коэффициент может колебаться от 0,1 до 0,35.

Что влияет на прочность образцов?

Прочность образцов зависит от нескольких показателей. Это:

  1. марка и качество цемента, связанное с его химической активностью;
  2. его количество в бетонном замесе;
  3. форма для заполнения, а также её чистота (посторонние примеси могут резко ухудшить качество бетона);
  4. тщательность замешивания, однородность смеси цемента и наполнителей;
  5. использования вибраторов, то есть условия уплотнения;
  6. возраст отливки (должен быть не менее 28 суток);
  7. температура, при которой бетонная отливка затвердевала.

Отдельным вопросом всегда нужно выделять количество воды, которое шло на приготовление бетона. Оптимальное количество должно быть в пределах 20%, независимо от соотношения в бетонной смеси всех прочих составляющих.

 

Рейтинг
( 3 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Бетон - просто!
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить
Adblock
detector