Способ определения прочности хрупкого материала

 

Использование исследование прочностных свойств хрупких материалов, в частности определение прочности бетона на сжатие Сущность изобретения образец 1 с помощью двух захватов 6 7 нагружают ежи мающими усилиями Р до разрушения и фиксируют усилие разрушения Pmsx по которому судят о прочности материала Используют образец 1 в виде двух соединенных большими основаниями соосных усеченных конусов Предназначенные для взаимодействия с образцом 1 поверхности захватов 6 7 выполняют вогнутыми в виде двух сопряженных между собой полуконусов аналогичных конусам образца 1 Про дольную ось 0-0 поверхностей захватов 6, 7 и образца 1 во время нагружения располагают перпендикулярно продольной оси захватов , т е направлению действия сжимающего усилия Р 4 ил 1 табл

C0l03 COBETCKI

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsI>s G 0 I N 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

JIPVI ГКНТ СССР 1708 g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843067/28 (22) 27,06.90 (46) 15.07.92. Бюл, М 26 (71) Производственное обьединение "Днепротяжстройиндустрия" (72) Д.Н,Королюк (53) 620;172,24(088,8) (56) ГОСТ 10180-78. Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ

ХРУПКОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: исследование прочностных свойств хрупких материалов, в частности определение прочности бетона на сжатие. Сущность изобретения: обоазец 1 с

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств хрупких материалов, в частности к определению прочности бетона на сжатие.

Известен способ определения прочно-сти хрупкого материала, по которому образец с помощью двух захватов нагружают сжимающими усилиями до разрушения и фиксируют усилие при разрушении, по которому судят о прочности материала, B способе используют образец в виде куба с длиной ребра преимущественно 100 мм, который помещают между плитами пресса.

Недостатком этого способа является недостаточная точность определения прочности хрупкого материала. Это объясняется тем, что при испытании образца-куба происходит деформация и смещение опорных граней вдоль плоскости плит пресса, а возникающие силы трения вызывают иска5U 1747999 А1 помощью двух захватов 6, 7 нагружают сжимающими усилиями Р до разрушения и фиксируют усилие разрушения Fmax, flO которому судят о прочности материала. Используют образец 1 в виде двух соединенных большими основаниями соосных усеченных конусов. Предназначенные для взаимодействия с образцом 1 поверхности захватов 6, 7 выполняют вогнутыми в виде двух сопряженных между собой полуконусов, аналогичных конусам образца 1. Продольную ось 0 — 0 поверхностей захватов 6, 7 и образца 1 во время нагружения располагают перпендикулярно продольной оси захватов, т.е. направлению действия сжимающего усилия P. 4 ил„1 табл, жение результата испытаний. Кроме того, характер расположения зерен крупного наполнителя в прямых углах образца существенно влияет на величину разрушающего усилия, т,е, прочность материала в угловых участках куба может быть ниже, чем в сред- 4 ней части, О

Цель изобретения — повышение точности, Ю

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения прочности хрупкого материала, по которому образец с помощью

«««й двух захватов нагружают сжимающими усилиями до разрушения и фиксируют усилие при разрушении, по которому судят о прочности материала, согласно изобретению используют образец в виде двух соединенных большими основаниями соосных. усеченных конусов, предназначенные для взаимодействия с образцом поверхности захватов вы1747999 полняют вогнутыми в виде двух сопряженных между собой полуконусов, аналогичных конусам образца, а продольную ось поверхностей захватов и образца во время нагружения располагают перпендикулярно продольной оси захватов.

Новая совокупность существенных признакав предлагаемого способа определения прочности хрупкого материала позволяет снизить влияние расположения крупного наполнителя на результат испытаний, из-за отсутствия прямых углов сопряжения поверхностей образца, При испытании практически удается избежать смещения элементов образца вдоль плоскости плит пресса при нагружении за счет того, что продольную ось поверхностей захватов и образца располагают перпендикулярно продольной оси захватов, т.е, линии действия сжимающего усилия, При этом захваты охватывают боковую поверхность и препятствуют смещению элементов образца под действием сжимающей нагрузки, создавая эффект двухосного сж..тия, Это позволяет повысить точность определения прочности, уменьшить разброс результатов испытаний, в том числе: единичных значений прочности образцов, средней прочности образцов в серии и коэффициента вариации прочности материала (бетона) за установленный период, что позволяет дополнительно снизить. расход образцов в серии с трех до двух и добиться снижения расхода цемента. Кроме того, при сохранении основных геометрических параметров (длина образца 100 мм, диаметр образца в месте сопряжения и 100 мм, диаметр торцов 80 мм) обьем и масса образца уменьшаются, что также снижает расход материала.

На фиг. 1 изображен образец; на фиг, 2 — схема нагружения образца; на фиг, 3 — вид по стрелке Б на фиг, 2; на фиг, 4 — разрез

А-А на фиг, 2, В предлагаемом способе определения прочности хрупкого материала используют образец 1 (фиг, 1) в виде двух соединенных большими основаниями соосных усеченных конусов. Между неподвижной плитой 2 (фиг.

2) и подвижной относительно колонн 3, 4 плитой 5 горизонтально устанавливают образец 1 в верхнем 6 и нижнем 7 захватах, имеющих для взаимодействия с образцом 1 вогнутые поверхности в виде двух сопояженных между собой полуконусов, аналогичных конусам образца I, Между захватами 6, 7 имеется зазор "e", равный

10-15 мм (фиг, 3). Нагружение осуществляют сжимающим усилием Р (фиг. 2) перпендикулярно оси 0-0 образца 1. Испытание ведут таким образом, чтобы напряжение в образце 1 при нагружении возрастало с постоянной скоростью в +2 кгс/см в секунду до его разрушения, Максимальное усилие, 5 достигнутое в процессе испытания, принимают за величину разрушающей нагрузки

P»x, no которому судят о прочности хрупкого материала, в частности бетона. Величины разрушающих нагрузок и площадей рабо10 чих сечений образцов записывают в журнал испытаний.

Прочность бетона в кгс/см вычисляют для каждого образца по формуле

П : я; . =-1

Rm= и (2) где Rt — единичное значение прочности бетона, мПа; и — общее число единичных значений прочности бетона в партии, За единичное значение прочности бетона принимают среднюю прочность бетона в . одной серии образцов

П

R — I 1

R=

> и (3) 50 где R — среднее значение прочности бетона в серии образцов данного размера, кгс/см;

Rt — значение прочности отдельного образца, кгс/см ;

A — число образцов в серии.

Для определения характеристик однородности бетона по прочности в течение анализируемого периода для каждой паргде R — прочность бетона на сжатие, кгс/см;

2, Р— разрушающая нагрузка, кгс;

20 F — площадь рабочего сечения образца, см; у — коэффициент прочности, приведенный к прочности эталона-образца — куба с ребром 150 мм;

25 К вЂ” поправочный коэффициент, учитывак>щий влажность бетона образца.

Значения коэффициентов1 и К, выбираtoT опытным путем.

Образцы изготовляют и испытывают се30 риями, Серии как правило состоит из трех образцов.

Про гность бетона в партии Р вычисляют в соответствии с ГОСТ 18105-86 по формуле

1747999

10 (4) Sm=

®m

Sm = —

Чп =- — 100

Sm

Rm (6) . 100%, (7)

50 (Р— Р)

I 1 — 2641 кгс; Wc — j=1

50 тии бетона вычисляют среднее квадратичное отклонение Sm и коэффициент вариации

Vm прочности, При числе значений прочности бетона в партии больше шести вычисляют по форму- 5 ле

Если число единичных значений прочности бетона в партии от двух до шести, 15 значение Sm вычисляют по формуле

20 где wп1 — размах единичных значений прочности бетона в контролируемой партии, МПа, определенный как разность между максимальными и минимальными единичными зНачениями прочности; а — коэффициент, зависящий от числа единичных значений (n).

Коэффициент вариации Vm прочности бетона s партии в процентах вычисляют по формуле

Допускается производить испытание серии из двух образцов, если средний за квартал коэффициент вариации прочности бетона, вычисленный в соответствии с обязательным приложением 1 (1), не превыша- 40

5 о

Средний внутрисерийный коэффициент вариации п роч ности бетона (Vc) определяют по результатам испытаний последователь- 45 ных серий образцов бетона данной марки по формуле с) =- Ri max Ri п л;

ВОЯс — средняя прочность и средний внутрисерийный размах по 50 сериям об-: разцов;

Rj, Ri max ууо) — средняя, максимальная и минимальная прочность и размах в от дельной(I-й) серии образцов;

d — коэффициент, зависящий от числа образцов (и) в серии, который при и = 2 принимают d = 1,128, а при и = 3 принимают

d = 1,693, Пример. Образец формуют в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями.

Геометрические параметры образца-ко нуса: длина образца ) = 100 мм; диаметр средней части D = 100 мм; диаметр торцов d> = 80 мм; площадь рабочего сечения F = 9000 мм г

=.90 см .

При осуществлении способа было изготовлено 11 партий образцов, Каждая партия состояла из контрольных стандартных об. раэцов — кубов (100 х 100 х 100) и образцовконусов (100 х 100 х 80). Испытания образцов производились в лаборатории иа прессе ПГ-125, Определение прочности образцов-кубов производилось по методике ГОСТ

18105-86, Определение прочности образцов-кубов производилось согласно изобретению в захватах-полуконусах с приложением сжимающего усилия перпендикулярно оси образца-конуса.

Результаты испытаний представлены в. таблице. . На основании результатов испытаний был определен коэффициент вариации показателей прочности бетона для образцов различной формы. Величина прочности не определялась.

Для образцов-кубов: среднее арифметическое значение величины разрушающего усилия:

Р

Р = — . — 26738 кгс;

) =1 294123

П среднее квадратичное отклонение коэффициент вариации прочности

1747999

1 (рр г

- 1466 кгс, Образцы †конусы

Кол-во образцов

Среднее отклонение усилия

Образцы - кубы греднее отклонение усилия

0!С партии Кол-во тбразцов

Разрушаю- Средняя цее уси- величина лие,кгс 3тсилия кгс

Средняя величина усилия, кгс

Разрушающее усилие,кгс

"Г кгс

1?48 7

178!2.

26251 22500

29376

2500 9,5

24167 694 2,9

1875

23750 15312

42520

42156 1304 3,!

2188

26869

408ч4 2305

41250

42083!

669 4

5,6 3

1250 2,7

30!25

46250

46250

0,8

250

31500

22,8

30312 1562 5,1

4875

21375. 25125 . 500.

50875

750 1,5

2,0

i 7

4650

33 т75

50000 1250 2,5

30375 250 0,8

33750 !875 ),6

13,9

335 2,1

17937

2,9

32!87

1П

750 1,6

7,6

47000

2812. 37187

Ч - Р 100 % 26738 100 = 9,88%.

S 2641

Для образцов-конусов: среднее арифметическое значение величины разрушающего усилия :Р

Р

i =1 . 294123

26738 кгс: среднее квадратичное отклонение коэффициент вариации прочности

Таким образом, полученное значение коэффициента вариации для образца-конуса (3,8%) в 2,6 раза меньше значения коэффициента вариации для образца-куба (9,88%) и меньше 5% предусмотренного

15628

18121

3!250

38125 !

40000

ГОСТ 10180-78 (n, 1.6), что позволяет производить испытание серии иэ двух образцов вместо трех.

По сравнению с прототипом предло5 женный сйособ определения прочности хрупкого материала, благодаря новой совокупности признаков, позволяет повысить точность определения прочности хрупкого материала, что позволяет уменьшить расход

10 образцов и материала, а также уменьшить объем и массу испытуемых образцов.

Формула изобретения

Способ определения прочности хрупкого материала, по которому образец с по15 мощью двух захватов нагружают сжимающими усилиями до разрушения и . фиксируют усилие при разрушении, по которому судят о прочности материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

20 точности, используют образец в виде двух соединенных большими основаниями соосных усеченных конусов, предназначенные для взаимодействия с образцом поверхности захватов выполняют вогнутыми в виде

25 двух сопряженных между собой полуконусов, аналогичных конусам. образца, а продольную ось поверхностей захватов и образца во время нагружения располагают перпендикулярно продольной оси захватов, 1747999

1747999 Составитель Д,Королюк

Редактор I-(.Сильнягина Техред M, Ëoðãåíòàë Корректор С.Лисина

Заказ 2498 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия л при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Г!роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, у .Гагарина. 101