Способ определения прочности бетона при раскалывании



 


Владельцы патента RU 2510001:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ОАО "НИЦ "Строительство") (RU)

Изобретение относится к области определения и контроля качества строительных материалов и конструкций, а именно к разрушающему определению физико-механических свойств бетонов в конструкциях - прочности на сжатие, на растяжение при изгибе и при раскалывании через разрушение образца при раскалывании по указанной схеме приложения нагрузки к образцу. Сущность: осуществляют изготовление бетонного образца-цилиндра и испытание его на сжатие путем приложения разрушающей нагрузки к боковой поверхности образца с двух диаметрально расположенных сторон до раскалывания с последующим расчетом прочности. При испытании образца разрушающую нагрузку прикладывают к боковой поверхности образца в двух диаметрально расположенных точках путем установки с двух сторон перпендикулярно оси образца цилиндрических прокладок диаметром, соразмерным диаметру образца. Технический результат: снижение трудоемкости и повышение точности испытаний. 1 табл.

 

Изобретение относится к области определения и контроля качества строительных материалов и конструкций, а именно к разрушающему определению физико-механических свойств бетонов в конструкциях - прочности на сжатие, на растяжение при изгибе и при раскалывании через разрушение образца при раскалывании по указанной схеме приложения нагрузки к образцу. Метод может быть использован при контроле качества бетона при производственном контроле в монолитном строительстве, а также при обследовании строительных конструкций.

Известен способ определения прочности бетона при раскалывании, включающий изготовление бетонного образца - цилиндра, отобранного из конструкции, и испытание его на сжатие путем приложения разрушающей нагрузки к боковой поверхности образца с двух диаметрально расположенных сторон до раскалывания с последующим расчетом прочности /ГОСТ 10180-90, «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам»/.

Недостатками известного разрушающего метода определения прочности бетона является следующее:

- в густоармированных конструкциях бывает затруднено выбурить керн диаметром не менее 3-кратного размера крупного заполнителя, но не менее 44 мм, без ослабления арматурного каркаса конструкции, что приводит к снижению надёжности железобетонной конструкции. Чем больше диаметр керна, тем на большую глубину необходимо забуриваться для отбора одной серии образцов. В среднем это глубина составляет не менее 220 мм. Для некоторых особо ответственных конструкций создание такого «дефекта» в монолитном бетоне конструкции неприемлемо с точки зрения обеспеченности эксплуатационной надёжности.

- при густом армировании уплотнение бетона внешних слоев конструкции отличается от уплотнения бетона по основному сечению конструкции. Поэтому определение прочности бетона конструкции по кернам, отобранным в пределах защитного слоя бетона конструкции, будет некорректным, т.к. прочность по высоте отобранного образца будет неодинаковой.

При испытании кернов, высверленных из монолитных конструкций, особенно с применением высокопрочного бетона, существенное влияние оказывает качество подготовки опорных поверхностей контрольных образцов. Причем влияет не только плоскостность опорных поверхностей, но и их шероховатость, что отражается на однородности результатов испытаний.

Техническая задача заключается в разработке новых методов контроля качества бетона в конструкциях, позволяющих снизить влияние технологических, методических и метрологических факторов.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе определения прочности бетона при раскалывании, включающем изготовление бетонного образца - цилиндра и испытание его на сжатие путем приложения разрушающей нагрузки к боковой поверхности образца с двух диаметрально расположенных сторон до раскалывания с последующим расчетом прочности, согласно изобретению, при испытании образца разрушающую нагрузку прикладывают к боковой поверхности образца в двух диаметрально расположенных точках путем установки с двух сторон перпендикулярно оси образца цилиндрических прокладок диаметром, соразмерным диаметру образца.

Предлагаемый способ отличается тем, что при испытании образца разрушающую нагрузку прикладывают к боковой поверхности образца в двух диаметрально расположенных точках путем установки с двух сторон перпендикулярно оси образца цилиндрических прокладок диаметром, соразмерным диаметру образца.

Предлагаемый способ испытания образцов обеспечивает возможность отбора образцов малых диаметров (около 20 мм) и испытание их на сопротивление разрушающей нагрузки, приложенной к образующим цилиндра через колющие цилиндрические прокладки, расположенные при испытании перпендикулярно оси образца.

Места приложения нагрузки на образце предпочтительно выбирать в точках, не имеющих в своей плоскости расположения, поперечной оси цилиндра, зерен крупного заполнителя, инородных включений, дефектов структуры. Эти ограничения менее актуальны при испытании мелкозернистых бетонов.

Неоднородность результатов испытаний при данной схеме нагружения может быть решена путем увеличения контрольных образцов в серии, а также статистической отбраковкой аномальных результатов.

Для бетона свойство сопротивляться сжимающей нагрузке является одним из главных. Однако, учитывая, что в конечном итоге даже при сжимающей нагрузке разрушение образца происходит от возникающих, поперечных сжимающей силе, растягивающих напряжений, принято, что существует прямая взаимосвязь изменения свойств предельного сопротивления разрушению при разных схемах приложения нагрузки.

Значением прочности бетона образца (R) будет являться разрушающая нагрузка (F), отнесенная к площади (А) поперечного сечения цилиндра и умноженная на коэффициент перехода (k) от прочности при одном напряженно-деформированном состоянии к прочности в другом напряженно-деформированном состоянии:

R=k·F/A.

Переходной коэффициент k, до накопления достаточного количества статистических данных, следует устанавливать экспериментально для каждого вида бетона путем испытания стандартных образцов-кубов и параллельным испытанием цилиндров, высверленных из кубов - близнецов испытываемой серии.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают образец бетона цилиндрической формы либо путем формования, либо путем выбуривания из тела конструкции или изделия. Устанавливают образец в испытательном прессе между колющими цилиндрическими прокладками диаметром, соразмерным диаметру образца. Оси прокладок располагают перпендикулярно оси образца и производят нагружение образца до раскалывания. Определяют прочность образца на раскалывание.

Образцы каждой парной серии базового и не базового размеров изготавливают из одной пробы бетонной смеси и выдерживают в одинаковых условиях. После окончания твердения изготавливают контрольные образцы-цилиндры не базового размера путем их выбуривания из одного или нескольких формованных образцов-кубов одной серии. Каждую парную серию образцов испытывают в одном возрасте.

Средняя плотность бетона в каждой парной серии образцов базового и не базового размеров в момент испытания не должна отличаться более чем на 2%.

Для каждой парной серии необходимо определить значение переходного коэффициента Kj по формуле

K j = R s j 0 R s j ,

где R s j 0 - среднее значение прочности при стандартном методе испытаний бетона в серии базового размера, вычисленное по результатам испытаний всех образцов каждой серии;

Rsj - среднее значение прочности при нестандартном методе испытаний бетона в каждой серии образцов не базового размера и формы.

По всем сериям вычисляют средний масштабный коэффициент K ¯ .

Экспериментально установленный масштабный коэффициент K ¯ может быть использован, если коэффициент вариации не превышает 15%.

В таблице приведены данные испытаний контрольных образцов-кубов размером 10×10×10 см на сопротивление при осевом сжатии и результаты испытаний образцов-цилиндров диаметром 2,2 см по предлагаемой методике.

Коэффициент вариации V полученных переходных коэффициентов Kj составляет 8,7%, что не превышает максимально допустимую, согласно требованиям методики Приложения 11 ГОСТ 10180-90, величину - 15%, а значит, полученное значение переходного коэффициента Кср допустимо к применению.

Предлагаемая методика контроля прочности позволяет:

- решать проблему неравномерно передаваемой нагрузки на образец;

- полностью снимать необходимость дополнительной подготовки образца к испытаниям путем выравнивания контактных поверхностей. При этом устраняются связанные с этим факторы влияния метрологических отклонений и человеческого фактора;

- упростить задачу центрирования образца (при условии соосно установленных колющих прокладок);

- определять прочностные характеристики бетона по образцам, отобранным в пределах защитного слоя, значительно минимизируя при этом влияние ослабленной зоны в плоскости разрушения образца;

- снизить трудоемкость отбора образцов за счет высверливания кернов меньшей длины и диаметра. Для отбора образцов одной серии, пригодной для проведения 5 испытаний, достаточно керна длинной 120 мм при диаметре 20 мм. Для отбора одной серии образцов необходимо затратить работу на высверливание керна, равную истиранию определенного объема бетона. Величину этого объема определяют следующие пераметры: диаметр образца, глубина реза, толщина режущего сегмента. Соответственно при уменьшении каждого из параметров работа на отбор кернов может быть уменьшена. Таким образом, при предлагаемом способе работа на отбор кернов снижается в 10 раз.

Данный метод определения прочности бетона в образцах, отобранных из конструкций, особенно актуален для высокопрочного бетона (классов В 60 и выше) и может быть рекомендован для использования на объектах монолитного строительства.

Таблица.
№ серии Класс бетона В, МПа Средняя прочность бетона на раскалывание в серии, кгс/см2 Средняя прочность бетона по результатам испытания образцов-кубов, приведенная к эталонному размеру, кгс/см2 Коэффициент перехода, Kj
1 2 3 4 5
1 90 127,0 966,0 7,6
2 110,3 827,9 7,5
3 114,9 988,8 8,6
4 124,3 818,6 6,6
5 129,7 1022,7 7,9
6 115,0 921,9 8,0
7 115,1 991,7 8,6
8 122,2 879,7 7,2
9 60 80,6 755,6 9,4
10 102,1 758,5 7,4
11 115,4 900,6 7,8
12 106,4 725,1 6,8
13 109,9 868,6 7,9
14 103,6 925,8 8,9
Кср= 7,8
Sk= 0,68
V= 8,7%

Способ определения прочности бетона при раскалывании, включающий изготовление бетонного образца-цилиндра и испытание его на сжатие путем приложения разрушающей нагрузки к боковой поверхности образца с двух диаметрально расположенных сторон до раскалывания с последующим расчетом прочности, отличающийся тем, что при испытании образца разрушающую нагрузку прикладывают к боковой поверхности образца в двух диаметрально расположенных точках путем установки с двух сторон перпендикулярно оси образца цилиндрических прокладок диаметром, соразмерным диаметру образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Центробежная установка для испытания образцов содержит основание, установленную на нем платформу с приводом вращения, вал, установленный на платформе перпендикулярно ее оси с возможностью вращения вместе с платформой, механизм вращения вала вокруг своей оси, камеру, закрепленную на торце вала.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для исследования энергообмена при разрушении содержит корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, одним концом связанные с захватами, привод вращения, возбудитель колебаний нагрузки, установленный на валу привода вращения и расположенный между тягами, и натяжной механизм, связанный с другим концом гибких тяг.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Изобретение относится к пожарному делу и может быть использовано для испытания стационарных пожарных лестниц. При испытании стационарных пожарных лестниц используют телескопическую метрическую стойку с индикаторами часового типа, располагаемую между ступенями лестницы, нагрузка на которую происходит за счет давления динамометрических пружин с созданием необходимой нагрузки, а разность отсчетов по метрической шкале стойки определяет величину остаточной деформации и пригодность дальнейшего использования лестницы.

Изобретения относятся к области горного дела и предназначены для контроля разрушения образцов горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для выборочного достоверного контроля качества резьбовых и гребенчатых полумуфт, используемых в механизмах различного назначения.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения механических свойств мерзлых грунтов в лабораторных условиях. .

Изобретение относится к механике разрушения твердых тел и может быть использовано при определении прочностных свойств композиционных материалов и горных пород в строительной и горной областях промышленности.

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, преимущественно к испытаниям материалов, и может использоваться при контроле качества сталей и сплавов. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к области механики конструкций и материалов и может быть использовано при испытании образцов тонкостенных плоских силовых элементов конструкций летательных аппаратов, машин и др. Сущность: осуществляют закрепление образца в захватах, деформирование сжатием, фиксирование критической силы. Деформирование сжатием осуществляют как одноосное сжатие пластины при заданной постоянной скорости движения активного захвата («жесткое» нагружение). Проводят регистрацию формы равновесного состояния образца с помощью фотосъемки с заданным временным интервалом, строят диаграмму деформирования в координатах «прогиб пластины - время», имеющую два характерных линейных участка плоского и искривленного равновесных состояний, находят точку изменения формы равновесного состояния образца, определяющую критическую силу. Технический результат: возможность проводить испытания тонких пластин на устойчивость при сжатии с использованием стандартных разрывных машин без применения дополнительного уникального оборудования. 4 ил.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств металлов и касается оценки их деформационно-прочностных характеристик путем приложения к ним растягивающих нагрузок. Сущность: осуществляют растяжение образца, регистрируют усилие деформирования, минимальный диаметр образца, продольный радиус шейки, по которым затем расчетным путем определяют зависимость истинного напряжения от степени истинных деформаций, определяют скорректированные на влияние сложного напряженного состояния в шейке истинные напряжения путем введения поправочного коэффициента снижения напряжений, строят скорректированную истинную диаграмму деформирования. Определяют максимальную истинную деформацию при разрыве с учетом влияния жесткости напряженного состояния в шейке образца в момент разрыва. Определяют показатель деформационного упрочнения расчетно-графическим методом по истинной диаграмме деформирования в момент разрыва образца, а максимальные истинные напряжения находят с учетом полученного значения показателя деформационного упрочнения, степенной аппроксимации истинной диаграммы деформирования, максимальной деформации, истинных напряжений и деформаций в момент разрыва образца. Технический результат: упрощение способа определения максимальных истинных напряжений и деформаций за счет исключения сложных процедур многократной токарной обработки шейки при сохранении достоверности полученных результатов. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к испытательной технике, к центробежным установкам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов материалов. Центробежная установка содержит основание, установленные на основании платформу с приводом вращения, закрепленный на платформе пассивный захват образца, активный захват образца, центробежный груз, соединенный с активным захватом, и электромагниты для взаимодействия с центробежным грузом по количеству пиков в цикле. Центробежная установка дополнительно снабжена второй платформой, установленной на основании коаксиально первой платформе, и приводом вращения второй платформы. Электромагниты закреплены на второй платформе, а их расположение на второй платформе определяется направлениями изгиба образца в пиках. Технический результат: расширение функциональных возможностей центробежных установок путем обеспечения циклических испытаний при нагружении образца как центробежными, так и механическими нагрузками и одновременно центробежными и механическими нагрузками при регулировании величин и соотношений нагрузок в ходе испытания. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и применяется при исследованиях влияния массовых сил на энергообмен при деформировании и разрушении материалов и изделий. Центробежная установка содержит основание, установленный на нем первый привод вращения с валом, первую платформу вращения, закрепленную на валу первого привода вращения, второй привод вращения с валом, перпендикулярным валу первого привода вращения, установленный на первой платформе, третий привод вращения с валом, перпендикулярным валу второго привода вращения, и камеру для размещения образца, соединенную с валом третьего привода вращения. Центробежная установка дополнительно снабжена второй платформой вращения, установленной на валу второго привода вращения, при этом третий привод вращения с валом размещен на второй платформе. Технический результат: повышение объема информации при исследованиях влияния массовых сил на энергообмен при деформировании и разрушении материалов и изделий путем обеспечения испытаний при одновременном нагружении образца тремя центробежными нагрузками с независимым регулированием величин этих нагрузок. 1 ил.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств топлив для реактивных двигателей (авиакеросинов), в частности определения в них количества антиоксидантов, и может быть применено в нефтехимической, авиационной и других отраслях промышленности. Способ заключается в использовании для определения количества антиоксидантов в испытуемом авиакеросине зависимости показателя совместимости авиакеросинов с резиной от содержания в них антиоксидантов. В качестве образца резины в способе используют уплотнительное резиновое кольцо, которое сжимают на 20% его толщины, помещают в испытуемый авиакеросин и непрерывно в течение всего испытания фиксируют усилие сжатия для определения показателя совместимости авиакеросина с резиной. При расчете показателя совместимости авиакеросина с резиной применяют формулу, включающую максимальное усилие сжатия резинового кольца и величину усилия сжатия кольца после 3-х часов его выдержки в авиакеросине при 150°C. 3 ил., 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород и материалов, имеющих хрупкий характер разрушения, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях. Сущность: осуществляют нагружение образца двумя встречно направленными сферическими инденторами до его раскалывания, фиксируют разрушающую силу, определяют в разрушенном образце площадь поверхности трещины отрыва, проходящую через ось нагружения, и геометрические параметры разрушенных зон в областях контакта с обоими сферическими инденторами, вычисляют растягивающее напряжение разрыва образца и среднее сжимающее напряжение на границе большей из разрушенных зон и определяют в качестве механических свойств образца предел прочности и сопротивление срезу. Из обломков разрушенного образца собирают составной образец, на торцах которого определяют геометрические параметры разрушенных зон - диаметр остаточных отпечатков от инденторов и длину лунок выкола вдоль поверхности трещины отрыва. Определяют площадь поверхности большей разрушенной зоны на контакте с инденторами, предел прочности при всестороннем растяжении, максимальное сопротивление срезу и коэффициент Пуассона по формулам. Технический результат: упрощение испытаний, повышение точности определения механических свойств образцов и информативности испытаний. 5 табл., 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения физико-механических свойств образцов. Реверсор содержит попарно соединенные направляющими колонками внешние и внутренние траверсы с отверстиями, силовой шток и две соединительные втулки, установленные в отверстиях траверс и связанные с внешними траверсами. Между внутренними траверсами на направляющих колонках неподвижных траверс дополнительно установлена направляющая траверса с отверстием в центре под силовой шток. На силовом штоке закреплен плоский элемент, выполненный в виде 3-х лучевой звезды. Силовой шток выполнен с возможностью замены и соединен с плоским элементом. Над внутренней неподвижной траверсой и под внутренней подвижной траверсой размещены жестко соединенные с ними Т-образные площадки. В центре Т-образной площадки неподвижной внутренней траверсы закреплен опорный стол для испытуемого образца, на этой же площадке установлен теплоизолированный от траверс нагревательный элемент. В центре Т-образной площадки подвижной внутренней траверсы снизу жестко закреплен шар для самоцентровки силового штока и плоского элемента. На нижней поверхности внутренней неподвижной траверсы под лучами плоского элемента жестко закреплены три Г-образные державки с установленными на них датчиками перемещения. Технический результат: расширение функциональных возможностей реверсора за счет возможности исследований физико-механических свойств образцов из любого материала при температуре выше комнатной. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для определения предела прочности хрупких и малопрочных материалов. Стенд содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец в виде диска, размещенный между опорами через прокладки из материала, модуль упругости которого меньше модуля упругости материала образца, причем одна из опор жестко закреплена на основании и является неподвижной, а другая опора - подвижная и соединена через шток с нагружающим устройством. Стенд снабжен фиксирующим устройством и корпусом, одна из стенок которого является опорой, жестко закрепленной на основании, а в противоположной ей стенке выполнено направляющее отверстие для штока. На периферии диска диаметрально противоположно выполнены цилиндрические выемки, в которых установлены прокладки в виде роликов, причем номинальные диаметры роликов и выемок равны и намного меньше диаметра диска, а фиксирующее устройство установлено в корпусе, обеспечивая соосность штока, роликов и диска. Технический результат: повышение точности определения предела прочности материала образца. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области строительства и машиностроения, а именно, к определению физико-механических свойств изделий, и может быть использовано для исследования прочностных свойств твердых материалов. Сущность: осуществляют ступенчатое нагружение конструкции нагрузкой одностороннего действия сжатия или растяжения путем приложения нагрузки на образец с измерением величины нагрузок, деформаций материала образца конструкции. Испытание образца конструкции на сжатие и растяжение проводят без перестановки образца на испытательном стенде, для чего изменяют направление действия нагрузки на обратное и создают знакопеременное нагружение. Изменение направления нагрузок создают реверсным устройством, а величину и скорость нагружения - приводом одностороннего действия. Стенд содержит основание, подвижную платформу, привод. Стенд дополнительно снабжен, по меньшей мере, двумя подвижными силовыми платформами, а привод выполнен в виде устройства одностороннего действия, причем на стенде выполнено реверсное устройство, силовое устройство и регулировочный механизм Технический результат: при пропорциональном увеличении нагрузки достигается равенство продольных деформаций на четырех гранях образца в пределах одного деления индикаторов - при центральном нагружении и текущие их значения при внецентренном нагружении; причем нагружение возможно производить с любым значением эксцентриситета в пределах сечения образца. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности. Способ состоит в том, что образец из испытуемого трикотажного полотна подвергают испытаниям путем извлечения одной петли из структуры трикотажного полотна по предварительно рассчитанной длине нити в петле с последующим расчетом усилия, требуемого для извлечения единицы длины нити в петле, по формуле: , где fn - закрепленность петли в структуре трикотажного полотна, мН/мм; Fn - усилие, требуемое для извлечения петли из трикотажного полотна, мН; ln - длина нити в петле, мм. Достигается повышение объективности и достоверности определения. 2 табл., 3 ил.
Наверх