2. Визначення міцності бетону на розтяг

Загальні відомості

1. для визначення міцності бетону на розтяг можуть бути використані вісімки з розмірами робочого перерізу 100 100, 150 150, 200 200.

2) для визначення міцності на розтяг при розколюванні використовують:

а) куби з довжиною ребра 70, 100, 120, 200, 300 мм;

б) циліндри діаметром 70, 100, 120, 200, 300 мм і висотою 1 або 2 діаметра. Схема випробування приведена на рис.

Рис.

3) визначення міцності бетону на розтяг при вигині використовуються призми квадратного перерізу 100 100 400 мм, 150 150 600 мм, 200 200 800 мм.

Зразки повинні мати маркування, яке наноситься на грані таким чином, щоб бачити його при випробуванні. Зразки виготовляються серіями. В кожній серії повинно бути не менше 2 зразків, а серій – не менше 8.

Інструменти, прилади та обладнання

Додатково до обладнання, що випробовується на стискання необхідно мати:

1) напівциліндри або циліндри діаметром 150±1 мм і довжиною не менше довжини зразка куба або циліндра при випробуванні на розколювання і для випробування на розтяг при вигині потрібно мати обладнання.

Підготовка до випробувань: така ж сама як і для зразків на стискання, але додатково на бокові грані зразків кубів та торцеві грані зразків циліндрів, які використовуються для визначення міцності на розтяг при розколюванні наносять осьові лінії, за допомогою яких зразок центрується при випробуванні.

Проведення випробувань: усі прилади та обладнання повинні бути очищенні від залишків бетону. Що утворився при попередніх випробуваннях. При випробуванні на осьовий розтяг зразків-вісімок, їх закріплюють у розривній машині так, щоб геометрична вісь зразків проходила через центр шарнірів захватів. Напруження на зразки при розтягуванні під навантаженнями повинно зростати з постійною швидкістю 0,5±0,2 кг·сил/см² за сек.. до повного руйнування зразка. При розколюванні дозволяється для рівномірної передачі зусиль на зразок між сталевим циліндром та поверхнею зразка встановлювати прокладку з тришарової фанери довжиною не менше довжини циліндра і шириною 15±5 мм і товщиною 4±1 мм. Для більш рівномірної передачі зусиль на зразок між опорою траверса і гранню призми дозволяється розміщувати шматок фанери товщиною 4±1 мм, довжиною не менше довжини зразка і шириною 15±2 мм. Відхилення від заданих розмірів при точному прикладанні навантаження та опорами траверса менше 1% поперечного розміру зразка.

Обробка результатів досліду:

Значення руйнуючих зусиль на площину (заносять у випробувальний журнал)

1) на осьове розтягування:

;

2) на розтяг при розколюванні:

;

3) розтяг при вигині:

,

Β, γ, δ – масштабні коефіцієнти переходу від зразків, що випробовуються, до зразків базового розміру;

Р – руйнуюче зусилля;

А – площа поперечного перерізу зразка;

а,b – ширина та висота поперечного перерізу призми,см.

Лабораторна робота №3 Методи випробування арматурної сталі на розтяг

Випробування арматурної сталі на розтяг виконується відповідно до ГОСТ 12004-81*

Загальні положення

При випробуванні визначаються такі механічні властивості сталі:

1. Повне відносне подовження при максимальному навантаженні.

2. Відносне подовження після розриву.

3. Відносно рівномірне подовження після розриву.

4. Межа звуження після розриву.

5. Тимчасовий опір після розриву.

6. Межа текучості.

7. Межа пружності.

8. Початковий модуль пружності.

Терміни, позначення та визначення:

1) Номінальний діаметр зразка t (мм) для стержневої арматури дорівнює номінальному діаметру рівновеликих площ поперечного перерізу круглих стержнів. Для зміцнення стержневої арматурної сталі при витягуванні дорівнює номінальному діаметру стержнів до їх витягування, для арматурного дроту дорівнює номінальному діаметру дроту до нанесення на нього періодичного профілю.

2) Початкова площа поперечного перерізу зразка до випробування F₀ (мм).

3) Робоча довжина зразка позначається l₁ (мм) – це частина зразка між затискним пристроєм випробувальної машини.

4) Початкова розрахункова довжина l₀ (мм) – це довжина до початку випробування, яка відповідає довжині бази тензометра.

5) Повна довжина зразка l_П (мм) – це довжина зразка, що дорівнює робочій довжині та ділянці для закріплення стержнів у захваті.

6) Кінцева розрахункова довжина l_к (мм) – це розрахункова довжина, що вимірюється після розриву зразка, яка включає місце розриву l_н (мм) кінцевої розрахункової довжини без включення місця розриву.

7) Розрахункова довжина по тензометру l_т (мм) – дорівнює боковій тензометра.

8) Осьове розтягувальне навантаження P₁ (Н, кН) – це навантаження, що діє на зразок у даний момент випробування.

9) Напруження [Н/мм²].

10) Повне відносне подовження при максимальному навантаженні δ_mаx (%) – це відношення приросту зразка, яке визначається у момент початкового зниження найбільшого навантаження до попереднього руйнування;

11) Відносне подовження зразка після розриву δ (%) – це відношення приросту розрахункової довжини зразка, в межах якої відбувається розрив до початкової робочої довжини зразка;

12) Відносне рівномірне подовження після розриву δ_р (%) – це відношення приросту розрахункової довжини зразка після розриву на ділянці, що не включає місця розриву до початкової розрахункової довжини;

13) Відносне звуження зразка після розриву ψ (%) – це відношення різниці початкової і номінальної площі після розриву до початкової площі після розриву до початкової площі поперечного звуження;

14) Тимчасовий опір σ_в (Н/мм²) – це напруження, що відповідає максимальному навантаженню перед руйнуванням зразка;

15) Межа текучості σ (Н/мм²) – це напруження, що відповідає найменшому навантаженню, при якому зразок деформує без відсутнього збільшення;

16) Межа пружності σ_і (Н/мм²) – це напруження при якому умовна миттєва пластична деформація досягає заданої розрахункової величини по тензометру;

17) Межа текучості (умовна) σ₀₂ (Н/мм²) – це напруження, при якому умовна миттєва пластична деформація досягає 0,2 розрахункової довжини по тензометру;

18) Модуль пружності (початковий) Е_П (Н/мм²) – це відношення приросту напруження до відповідного приросту пружної деформації на початковому етапі навантаження.

Методи відбору зразків для випробування

Для випробування на розтяг застосовують зразки арматурної круглої сталі або періодичного профілю із необробленим поверхневим діаметром від 3 до 30 мм. Допускається проводити випробування зразків гарячекатаної стержневої арматури номінального діаметра більше 20 мм. Допускається перед випробуванням проводити правку зразка плавним тиском або ударами молотка. Зразок повинен лежати на підкладці. Підкладка і молоток мають бути з більш м’якого матеріалу ніж зразок. Повна довжина зразка вибирається в залежності від робочої довжини зразка та конструкції захватів випробувальної машини. Робоча довжина зразка має складати не менше 200 мм при діаметрі менше 20 мм і не менше 10 діаметрів для арматурних канатів. Початкова площа перерізу поперечного необробленого зразка арматури періодичного профілю визначається за формулою:

[мм]

m – маса випробувального зразка в кг;

l – довжина в метрах;

 – щільність сталі = 7850 кг/см³;

Для обточених і круглих гладких зразків діаметр від 3 до 40 мм площа поперечного перерізу визначається заміром діаметру трьох перерізів по довжині зразка у двох взаємоперпендикулярних напрямках. І тоді площа поперечного перерізу визначається як середнє арифметичне між 6 вимірюваннями. Площа поперечного перерізу канату визначається як сума площ окремих дротинок, що складають канат. Початкова довжина вимірюється з точністю ±0,5 мм. При діаметрі зразків 10 мм точність повинна складати ±0,1 мм, при діаметрі більше 10 мм – ±1%.

При проведені випробувань мають здійснюватися такі вимоги:

1. Надійність центрування зразків.

2. Плавність навантаження.

3. Середнє навантаження при випробуванні межі текучості – менше або дорівнює 10 МПа. За межею текучості швидкість навантаження може бути збільшена, шкала силовимірюючої машинки повинна бути ≤ п’ятикратного значення найбільшого навантаження для випробування зразка.

4. Конструктивність захватів машини повинна виключати можливість повороту кінців канату по осі зразка.

Проведення досліджень і обробка результатів.

Величина відносного подовження .

В залежності від величини початкової довжини зразка до значення δ додають індекс, наприклад, Ø.

- початкова довжина;

- кінцева довжина зразка, яка включає місце розриву зразка.

δ

a

q

e

c

Рис.1

Рис.2

Перед дослідженням зразок по довжині, яка більша робочої довжини зразка, розмічають на n рівних часток, які наносять олівцем. Відстань між мітками арматури діаметром 10 мм та більше не повинна перевищувати величину діаметра і бути кратною 10 мм. Після розриву зразка частини складають разом і розташовують по прямій. Від місця розриву в одну сторону відкладають n/2 інтервалів і ставлять мітку, яка позначається літерою а. Ділянка від місця розриву ділиться на умовні інтервали. Відрізок ab – кінцева довжина зразка . Якщо місце розриву ближче до правого захвату, то визначають таким чином. Від місця розриву до мітки q відкладають m/2 і ставлять точку. Від неї в сторону місця розрахунку відкладають інтервал і отримують відмітку с, від с відкладають і отримуємо, що

Якщо місце розриву значно ближче, ніж 2 інтервали від захвату, то випробування визнають недійсними і повторюють знову. Відносне рівномірне подовження визначають в усіх випадках за ділянкою розриву на відстані ≥3d і не більше 5d для арматури d=10мм та більше, а при діаметрі ≤10мм відповідно від 30d до 50d. Кінцеві розрахунки довжин ділянки міряють з похибкою ≤0,5мм. Повне відносне видовження при max навантаженні визначають за формулою:

,

І це відносне подовження визначають таким способом:

1) за допомогою тензометрів або інших приладів, які дозволяють вимірювати деформацію зразка до руйнування;

2) підсумовуванням зменшень деформацій після розриву зразка і пружної деформації при максимальних навантаженнях.

Тимчасовий опір розраховують за формулою:

, ,

де - поперечний переріз.

Умовну межу визначають при умовній місцевій пластичній деформації, що дорівнює від 0,02 до 0,1%. Умовні межі пружності та текучості можна визначити аналітичними способами.

Тензометр встановлюється тоді, коли прикладається навантаження від 0,05....0,1 МПа від величини тимчасового опору . Навантаження прикладається пропорційно етапами 8-10 етапів до розривного зусилля.

Якщо величину етапу зменшити в 2..4 рази, то отримаємо таку діаграму.

Для визначення модуля пружності необхідно не менше трьох вимірів. Приклад визначення умовної границі пружності і умовної границі текучості для дротової арматури.

Аналітичний спосіб

1. Зразок гарячекатаної сталі класу А IV з номінальним діаметром d 14 мм. Повна довжина зразка 400 мм, початкова площа перерізу 150 мм².

2. Випробування проводять з виміром тензометра по двом протилежним ребрам зразка. База одного тензометра l_т = 100 мм, а сума баз двох тензометрів – 200 мм.

3. Величина залишкової деформації при визначенні умов границі текучості <0,02% від сумарної бази тензометра і 0,04 мм при довжині 200 мм.

Величина залишкової деформації при визначенні граничної пружності дорівнює 0,02% від суми бази тензометра.

4. На зразок після його встановлення в захвати випробовувальної машини прикладається початкове навантаження, яке дорівнює 1000 кг Встановлюють тензометр і проводять подальше навантаження зразка зі ступенями по 1000 кг до 7000 кг. Подальше навантаження по 500 кг до загального видовження зразка на один відсоток. В даному випадку це 11500 кг.

Результати замірів і деформацій записують в таблицю випробувань.

№ п/п	Навантаження Р	Відлік за шкалою тензометра, мм		Сума деформацій l·10-2 мм	Приріст деформацій за 1-им етапом	Пружна деформація ΣΔly·10-2	Умовна миттєва деформація
		Л	П
1	9800 (1000)	0	0	0	0	0	0
2	19600 (2000)	2,5	3	5,5	6	5,5	0,5
3	29400 (3000)	6	6	12	12	6,5	0
4	39400 (4000)	9	9	18	18	6	0
5	49000 (5000)	12	12	24	24	6	0
6	58800 (6000)	15	15	30	30	6	0
7	68800 (7000)	18	18	36	36	6	0
8	73500 (7500)	20	19	39	39	3	0
9	78400 (8000)	22	21	42	43	4	1
10	83200 (8500)	24	23,5	45	47,5	4,5	2,5
11	88200 (9000)	26,5	15,5	48	52	4,5	4
12	93100 (9500)	28	29	51	57	5	6
13	98000 (10000)	37	40	54	77	20	23
14	102900 (10500)	52	55	57	107	30	50
15	107800 (11000)	74	77	60	151	44	91
16	112700 (11500)	98	102	63	200	49	137
17	117600 (12000)	-	-	-	-	-	-

В даному досліді величина залишкової деформації 0,04 мм відповідає навантаженню 9000, тоді умовна границя пружності:

кгс/мм² = 6 МПа.

Величина залишкової деформації 0,04 мм трохи більша величини деформації в 10000 кг і менша ніж при навантаженні 10500 кг, тому Р_0,2 визначають по інтерполяції.