Способ испытания дисперсно-армированных бетонов на растяжение
Владельцы патента RU 2402008:
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) (RU)
Изобретение относится к испытательной технике. Сущность: выполняют в образце центрирующие клиновидные пазы, размешают в пазах клинья с зазором между вершиной клина и дном паза, устанавливают образец между плитами пресса и прикладывают к клиньям сжимающее усилие, по величине которого при разрушении образца судят о прочности материала образца. Донья пазов выполняют цилиндрическими с радиусом а, также меньшее основание трапециевидного клина принимается равное 3а, где а - величина предельной ширины раскрытия трещины, устанавливаемая экспериментально в результате исследований при любых возможных процентах дисперсного армирования, угол между плоскостями клина принимается равным 2φ, где φ=arctg(f) - угол наклона секущих стенок паза, a f - коэффициент трения между поверхностями образца и клиньев. Технический результат: повышение точности испытаний. 3 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытания дисперсно-армированных бетонов на растяжение.
Известно устройство для испытания дисперсно-армированных бетонов на растяжение давлением клиньев, имеющих противоположно направленные навстречу вершинам треугольные пазы под клинья, заканчивающиеся зазором между вершиной клина и дном паза прямоугольной формы.
Недостатком устройства является образование концентрации напряжения в углах пазов, что снижает точность испытаний.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности испытаний образцов из дисперсно-армированных бетонов на растяжение давлением клиньев.
Решение поставленной задачи достигается выполнением доньев пазов цилиндрическими с радиусом а, меньшее основание трапециевидного клина принимается равным 3а, где а - величина предельной ширины раскрытия трещины, устанавливаемая экспериментально в результате исследований при любых возможных процентах дисперсного армирования, угол между плоскостями клина принимается равным 2φ, где φ=arctg(f) - угол наклона секущих стенок паза, a f - коэффициент трения между поверхностями образца и клиньев.
На фиг.1 изображена схема испытания образца на растяжение по предлагаемому способу и схема усилий, действующих на образец при нагружении клина; на фиг.2 - паз в образце под клин.
Позиция 1 - образец для испытания дисперсно-армированных бетонов на растяжение, 2 - центрирующие пазы, 3 - донья пазов, 4 - угол наклона секущих стенок паза, 5 - клинья.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно в образце 1 из дисперсно-армированных бетонов выполняют центрирующие пазы 2 дугообразной формы, в которых размещают клинья 5.
После этого устанавливают образец 1 между плитами пресса (не показан) и прикладывают к клиньям 5 сжимающие усилия, угол между плоскостями клина принимается равным 2φ, где φ=arctg(f) - угол наклона 4 секущих стенок паза, а f - коэффициент трения между поверхностями образца и клиньев. При этом фиксируют максимальную величину усилия в момент разрушения образца 1 и определяют предел σр прочности материала на растяжение по формуле
где P - величина разрушающей нагрузки, A - площадь растягиваемого сечения образца;
φ - угол между плоскостями клина; f - коэффициент трения между поверхностями паза и клина.
В процессе испытания по мере вдавливания клиньев 5 в образец 1 соотношение между нормальной N и касательной f·N составляющими усилия, передаваемого на образец 1, не меняется, что обеспечивает сохранение постоянного направления усилия до и после появления трещины. При этом величина составляющих изменяется пропорционально сжимающему усилию, а по мере вдавливания клиньев 5 в образец 1 можно судить о величине раскрытия трещины, так как при достижении меньшим основанием трапециевидного клина центра описываемой окружности дна паза 3 величина предельной ширины раскрытия трещины будет составлять а, что позволяет определить значения напряжений растяжения образцов из дисперсно-армированных бетонов в момент образования предельной величины раскрытия трещины непосредственно во время проведения испытаний.
Величина нормальной составляющей усилия N определяется по формуле:
А величина горизонтального усилия Fраст, растягивающего образец, равна:
В результате величина растягивающих напряжений изменяется пропорционально сжимающему усилию Р до и после образования трещины.
Пример.
Испытанию на растяжение подвергали образцы прямоугольной формы, длиной 15 см, высотой 15 см и шириной 10 см, изготовленные из мелкозернистого бетона В20 с соотношением В/Ц=0,741, Ц/П=1:3,789, армированные фибрами, рубленными из холоднокатаной стальной проволоки волнистого очертания длиной 70 мм, диаметром 0,6-0,7 мм.
Глубина центрирующих пазов 25 мм (фиг.3), а донья пазов выполнены цилиндрическими с радиусом а=5 мм. При коэффициенте трения, равном 0,577, угол наклона секущих стенок паза φ=30°, а угол между гранями клиньев 2φ=60°, нижнее основание трапециевидного клина - 15 мм. Статические испытания прочности образцов производили на гидравлическом прессе ИП-100. Элементы передачи усилий выполнены из Ст.3. При испытаниях прочность дисперсно-армированного бетона на растяжение определяли по формуле (1).
При этом значения разрушающей нагрузки и предела прочности на растяжение составили: P=34 кН, σp=1,9 МПа.
Источники информации
1. А.С. СССР SU №1357765 A1, G01N 3/08, опубл. 11.05.85.
Способ испытания дисперсно-армированных бетонов на растяжение, по которому выполняют в образце центрирующие клиновидные пазы, размешают в пазах клинья с зазором между вершиной клина и дном паза, устанавливают образец между плитами пресса и прикладывают к клиньям сжимающее усилие, по величине которого при разрушении образца судят о прочности материала образца, отличающийся тем, что для повышения точности при испытании дисперсно-армированных бетонов в нем донья пазов выполнены цилиндрическими с радиусом а, также меньшее основание трапециевидного клина принимается равное 3а, где а - величина предельной ширины раскрытия трещины устанавливаемая экспериментально в результате исследований при любых возможных процентах дисперсного армирования, угол между плоскостями клина принимается равным 2φ, где φ=arctg(f) - угол наклона секущих стенок паза, a f - коэффициент трения между поверхностями образца и клиньев.
