Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона
Испытание для определения указанных показателей свойств бетона производится путем постепенного (ступенями) нагружения образцов-призм или образцов-цилиндров стандартных размеров осевой сжимающей нагрузкой до разрушения при определении призменной прочности и до уровня 30% разрушающей нагрузки с измерением в процессе нагружения образцов их деформации при определении модуля упругости и коэффициента Пуассона.
Призменная прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона вычисляются по определенным в процессе испытания нагрузкам (Рр и 0,3Рр) и продольным и поперечным относительным упругомгновенным деформациям (1у и 2у).
МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
Призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона следует определять на образцах-призмах квадратного сечения или цилиндрах круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 4. Ширина (диаметр) образцов должна приниматься равной 70, 100, 150, 200 или 300 мм в зависимости от назначения и вида конструкций и изделий. За базовый принимают образец размерами 150150600 мм.
Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя должны удовлетворять требованиям ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Отклонение размеров и формы образцов от номинальных, неплоскостность их опорных поверхностей, прилегающих к плитам пресса, а также неперпендикулярность опорных и боковых поверхностей образцов не должны превышать значений, установленных ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Отбор проб и изготовление образцов из бетонной смеси либо отбор образцов, изготовленных путем выбуривания или выпиливания их из изделий, конструкций и сооружений производят по ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Образцы изготовляют сериями. Серия должна состоять из трех образцов.
Правила выдерживания образцов и сроки испытаний следует принимать по ДСТУ Б В.2.7-224:2009, если нет других требований, предусмотренных стандартами или техническими условиями на бетонные и железобетонные конструкции и изделия или рабочими чертежами конструкций. Образцы, высверленные или выбуренные из конструкций или изделий, должны до испытания находиться под влажной тканью за исключением образцов, требующих иных условий твердения, предусмотренных ДСТУ БВ.2.7-224:2009.
ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
Для измерения деформаций следует применять тензометры по ГОСТ 18957-73* и другие приборы, обеспечивающие измерение относительных деформаций с точностью не ниже 1·10–5.
Допускается использовать проводниковые тензорезисторы по ГОСТ 21616-76, наклеиваемые на поверхность бетона.
Тензометры и индикаторы для измерения деформации устанавливают на образце с помощью прижимных приспособлений (рамок, струбцин, опорных вставок) в соответствии с фиксируемой базой измерения деформаций. Прижимные приспособления должны обеспечивать неизмененное положение тензометров и индикаторов относительно образца в процессе измерения деформации.
Прессы и испытательные машины должны удовлетворять требованиям ГОСТ 28840-90. Допускается применение другого испытательного оборудования, отвечающего требованиям ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Формы для изготовления образцов следует применять в соответствии с требованиями ГОСТ 22685-89, а оборудование для изготовления образцов, приборы и инструменты для определения отклонений размеров и формы образцов от номинальных и неплоскостности их опорных поверхностей по ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Для определения плотности (объемной массы) бетона образцов следует применять оборудование по ГОСТ 12730.0-78 и ГОСТ 12730.1-78.
ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
Перед испытанием образцы следует осмотреть, устранить имеющиеся дефекты, отдельные выступы на гранях снять наждачным камнем, измерить линейные размеры, проверить отклонение формы и размеров в соответствии с ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Плотность (объемную массу) и влажность бетона в момент испытания (в тех случаях, когда это необходимо) определяют по ГОСТ 12730.1-78 и
ГОСТ 12730.2-78.
Перед испытанием образцы должны не менее 2 ч находиться в помещении лаборатории, кроме образцов, испытываемых при нагреве.
Интервал рабочих температур помещения, где проводятся испытания, - от 10°С до 30°С по ГОСТ 18957-73.
На боковых поверхностях образцов следует разметить центральные линии для установки приборов для измерения деформаций и центрирования образцов по оси испытательной машины (пресса).
По центральным линиям размечают базы измерения продольных и поперечных деформаций образцов.
База измерения деформаций должна в 2,5 раза и более превышать наибольший размер зерен заполнителя и быть не менее 50 мм при использовании тензорезисторов и 100 м - при использовании других приборов для измерения деформаций.
База измерения продольных деформаций должна быть не более 2/3 высоты образца и располагаться на одинаковом расстоянии от его торцов.
Приборы для измерения деформаций образцов должны быть установлены по четырем его граням или по трем или четырем образующим цилиндра, развернутым под углом 120° или 90°. Приборы для измерения поперечных деформаций должны быть установлены посредине высоты образца нормально базам измерения продольных деформаций.
Для крепления индикаторов используют приспособления в виде стальных рамок, закрепляемых на образце с помощью четырех упорных винтов - по два с противоположных сторон образца - или опорных вставок, приклеиваемых на образце (см. чертеж).
Схема установки приспособлений для крепления индикаторов при измерении продольных и поперечных деформаций образца
Рамки следует изготовлять из стальных полос, опорные вставки - из стальных квадратов или прутков с отверстиями для крепления индикаторов. Масса соединительной вставки для измерения поперечных деформаций образца не должна превышать 10 г в соответствии с требованиями ГОСТ 18957-73. В качестве соединительной вставки для измерения продольных деформаций следует применять соединительные вставки-рамки, обеспечивающие возможность измерения деформаций до конца разрушения образца.
Для крепления опорных вставок следует применять быстрополимеризующийся клей с малым набуханием.
Перед наклеиванием поверхность образца следует обезжирить органическим растворителем, а затем нагреть опорную вставку до температуры 50°С – 60°С. Опорную вставку в горячем состоянии прижимают к поверхности образца, предварительно нанеся на нее клей.
Рекомендуемая схема установки приспособлений для крепления индикаторов при измерении продольных и поперечных деформаций образца приведены на чертеже.
Подготовку образцов, насыщенных водой, нефтепродуктами и другими жидкостями, проводят по методике, предусмотренной в обязательном приложении 1. Для устранения влагопотерь производят гидроизоляцию образцов в соответствии с ГОСТ 24544-81.
Определение призменной прочности и модуля упругости бетонов, подвергающихся в процессе эксплуатации нагреву, производят с применением оборудования и выполнения дополнительных требований, предусмотренных в приложениях 2 и 3.
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
При определении модуля упругости и коэффициента Пуассона шкалу силоизмерителя испытательного пресса (машин) выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки Рр должно быть от 70% до 80% от максимальной, допускаемой выбранной шкалой. При определении призменной прочности шкалу силоизмерителя выбирают в соответствии с требованиями ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Перед испытанием образец с приборами устанавливают центрально по разметке плиты пресса и проверяют совмещение начального отсчета с делением шкалы прибора.
Начальное усилие обжатия образца, которое в последующем принимают за условный нуль, должно быть не более 2% от ожидаемой разрушающей нагрузки.
Значение ожидаемой разрушающей нагрузки при испытании образцов устанавливают по данным о прочности бетона, принятой в технической документации, или по прочности на сжатие изготовленных из одного замеса образцов-кубов, определенной в соответствии с ДСТУ Б В.2.7-224:2009. Ее значение при одинаковых сечениях кубов и призм следует принимать от 80% до 90% от средней разрушающей нагрузки образцов-кубов.
При центрировании образцов необходимо, чтобы в начале испытания от условного нуля до нагрузки, равной (405%) Рр отклонения деформаций по каждой грани (образующей) не превышали 15% их среднего арифметического значения.
При несоблюдении этого требования при нагрузке, равной или большей (155%) Рр, следует разгрузить образец, сместить его относительно центральной оси разметки плиты пресса в сторону больших деформаций и вновь произвести его центрирование.
Образец бракуют после пяти неудачных попыток его центрирования.
При центрировании образцов деформации фиктивных волокон, совпадающих с центрами отверстий, в которых крепят индикаторы (черт. 1), относят к граням образца и определяют по формулам:
; (1)
, (2)
где и - деформации фиктивных волокон на противоположных гранях образца;
1 и 2 - деформации, отнесенные к граням образца;
а - размер стороны образца;
с - расстояние от грани образца до центра отверстий, в которых крепят индикаторы.
При определении призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона бетона нагружение образца до уровня нагрузки, равной (405%) Рр, следует производить ступенями, равными 10% ожидаемой разрушающей нагрузки, сохраняя в пределах каждой ступени скорость нагружения (0,60,2) МПа/с.
На каждой ступени следует производить выдержку нагрузки от 4 до 5 мин (при нагреве до 15 мин) и записывать отсчеты по приборам в начале и в конце выдержки ступени нагрузки в журнал.
При уровне нагрузки, равной (405%) Рр, снимают приборы с образца, если нет других требований, предусмотренных программой испытания. После снятия приборов дальнейшее нагружение образца следует производить непрерывно с постоянной скоростью в соответствии с требованием ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Машины (прессы) для испытаний следует эксплуатировать в соответствии с техническими условиями и правилами. Они должны быть снабжены страховочными приспособлениями в виде упругих элементов, воспринимающими нагрузку разрушения образца и гасящими упругую энергию.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Призменную прочность Rпр вычисляют для каждого образца по формуле
, (3)
где Рр - разрушающая нагрузка, измеренная по шкале силоизмерителя пресса (машины);
F - среднее значение площади поперечного сечения образца, определяемое по его линейным размерам по ДСТУ Б В.2.7-224:2009.
Модуль упругости Е вычисляют для каждого образца при уровне нагрузки, составляющей 30% от разрушающей, по формуле
, (4)
где 1 = P1/F - приращение напряжения от условного нуля до уровня внешней нагрузки, равной 30% от разрушающей;
Р1 - соответствующее приращение внешней нагрузки;
1y - приращение упруго-мгновенной относительной продольной деформации образца, соответствующее уровню нагрузки P1 = 0,3Рp и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.
В пределах ступени нагружения деформации определяют по линейной интерполяции.
Коэффициент Пуассона бетона вычисляют для каждого образца при уровне нагрузки, составляющей 30% разрушающей по формуле
, (5)
где 2у - приращение упруго-мгновенной относительной поперечной деформации образца, соответствующее уровню нагрузки Р1 = 0,3Рр и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.
Значения 1у и 2у определяют по формулам:
; (6)
, (7)
где 1 и 2 - приращения полных относительных продольных и поперечных деформаций образца, соответствующие уровню нагрузки Р1 = 0,3Рр и замеренные в конце ступени ее приложения;
и - приращения относительных продольных и поперечных деформаций быстронатекающей ползучести, полученные при выдержках нагрузки на ступенях нагружения до уровня нагрузки Р1 = 0,3Рр.
Приращения относительных продольных и поперечных деформаций вычисляют как среднее арифметическое показаний приборов по четырем граням призмы или трем-четырем образующим цилиндра.
Значения относительных деформаций определяют по формулам:
; (8)
, (9)
где l1, l2 - абсолютные приращения продольной, и поперечной деформаций образца, вызванные соответствующим приращением напряжений;
l1, l2 - фиксированные базы измерения продольной и поперечной деформации образца.
При использовании тензорезисторов и других аналогичных приборов, шкалы которых проградуированы в относительных единицах деформаций, величины 1 и 2 определяют непосредственно по шкалам измерительных приборов.
При определении средних значений призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона в серии образцов предварительно отбраковывают анормальные (сильно отклоняющиеся) результаты испытаний.
Для отбраковки анормальных результатов в серии из трех образцов сравнивают значения yi призменной прочности, модуля упругости или коэффициента Пуассона в серии, показавших наибольшие и наименьшие значения этих величин со средними их значениями в серии , определенными по формуле (10), и проверяют в соответствии с требованием ДСТУ Б В.2.7-224:2009 выполнение условий, приведенных в формулах (6) и (7) указанного стандарта. Если эти требования не выполняются, то поступают в соответствии с требованием ДСТУ Б В.2.7-224:2009; если условия выполняются, то средние значения призменной прочности бетона, его модуля упругости или коэффициента Пуассона в серии образцов определяют по формуле
, (10)
где - среднее значение указанных величин в серии образцов данного размера;
yi -значение указанных величин по отдельным образцам;
n - число образцов в серии.
В журнале результатов испытаний должны быть предусмотрены графы в соответствии с требованиями ДСТУ Б В.2.7-224:2009 за исключением значения масштабного коэффициента, поскольку этот коэффициент при определении призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона не требуется.
В журнале результатов испытаний должны быть предусмотрены, кроме того, дополнительные графы:
а) состав бетона, жесткость или подвижность смеси, вид, завод-изготовитель и активность вяжущих, вид заполнителей и добавок;
б) модуль упругости бетона отдельных образцов, МПа;
в) средний модуль упругости бетона в серии образцов, МПа;
г) значение коэффициента Пуассона отдельных образцов;
д) среднее значение коэффициента Пуассона в серии образцов;
е) база измерения деформаций, мм;
ж) тип тензометра, примененный для измерения линейных деформаций образца (цена его деления);
з) температура нагрева;
и) температура и относительная влажность воздуха помещения, в котором производились испытания.
В графе "Примечания" должны быть указаны дефекты образцов, особый характер их разрушения, отбраковка результатов испытаний, ее причины и т.д. в соответствии с требованиями ДСТУ Б В.2.7-224:2009.