Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Энергоэффективные строительные материалы и технологии» (стр. 5 )

Качество бетона в полевых условиях определяется по внешнему виду. Правильподобранная бетонная смесь после перемешивания не должна содержать зерен щебня (гравия), не покрытых раствором, наличие непо­крытых раствором зерен крупного заполнителя говорит о недостаточности песка в бетоне.Жесткая бетонная смесь должна напоминать влажную землю, она пло­хо уплотняется штыкованием.

2. Определение средней плотности бетонной смеси

(Для определения средней плотности бетонной смеси мерный цилиндр объемом 5 или 15 л (в зависимости от максимальной крупности заполните­ля (40 и 70 мм соответственно) заполняют, вибрируют и, добавляя бетон­ную смесь до появления на поверхности цементного молока, заглаживают поверхность и взвешивают.

По средней плотности бетонная смесь классифицируется на легкую (менее 2000 кг/м3) и тяжелую (более 2000 кг

3. Определение прочности бетона

Пробы бетона для изготовления контрольных образцов с целью опре­деления прочности бетона должны отбираться вовремя и в необходимом количестве. В соответствии с требованиями ГОСТ прочность бе­тона при осевом сжатии, на изгиб, при растяжении и раскалывании опре­деляют путем испытания до разрушения специально изготовленных кон­трольных образцов. При испытании бетона на сжатие применяют гидравлические прессы. При выборе пресса учитывают,

что разрушающая нагрузка должна состав­лять не менее 0,2 и не более 0,8 от максимальной Pmax для пресса. Пробы бетонной смеси для изготовления контрольных бетонных об­разцов должны быть по объему в 1,5-2 раза больше, чем требуется для изготовления образцов. Формы и размеры контрольных образцов опреде­ляют в зависимости от вида испытания по табл.6.

Таблица 6.

Вид испытания	Форма об­разца	Геометрические размеры образца, мм
Определение прочно­сти на сжатие и на рас­тяжение при раскалы­вании	Куб Цилиндр	Длина ребра 70, 100, 150, 200, 300 Диаметр 70, 100, 150, 200, 300 Высота равна одному или двум диаметрам
Определение прочно­сти на осевое растяже­ние Определение прочности на растяжение и изгиб	Восьмерка Призма квадратно­го сечения	Размер рабочего сечения средней части 100×100; 150×150; 200××100×400; 150×150×600; 200×200×800

Стандартным эталонным образцом для испытания прочности на сжатие считаются кубы размерами 150×150×150 мм. Для изготовления контроль­ных образцов применяют металлические разъемные формы. Одновременно изготавливают серию образцов с минимальным количеством из 3 штук. Перед бетонированием внутренние поверхности форм смазывают минеральным маслом для предохранения стенок форм от прилипания бетона и от коррозии.

Вместе с кубами изготавливают призмы для испытания на изгиб. Об­разцы, изготовленные из бетонной смеси, испытывают через 28 суток по­сле изготовления.

Очень подвижные бетонные смеси (осадка конуса более 12 см) уклады­вают в один-два слоя штыкованием, уплотняя с помощью гладкого сталь­ного стержня 10-20 раз от краев к середине. Более жесткие бетонные смеси уплотняют на лабораторной площадке. Во всехслучаях смесь уп­лотняют до появления на ее поверхности цементного молока. По оконча­нии уплотнения поверхность выравнивают кельмой, срезая избыток смеси. Затем формы, накрыв влажной тканью, хранят 24 ч в помещении с темпе­ратурой (20+2) °С. Образцы-призмы накрывают крышкой и хранят в гори­зонтальном положении. Перед испытанием образцы осматривают, проверяя ровность поверх­ностей и отсутствие трещин и раковин. Образцы обмеряют с погрешно­стью не более + 1 мм и взвешивают с погрешностью не более 1 г. Для од­ной серии испытаний средняя плотность образцов должна отличаться от среднего значения по серии не более чем на 3 номера.Перед установкой образца в пресс его плиты очищают и протирают, образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллель­но слоям укладки бетонной смеси, установка производится строго по цен­трированной точке.

Включая пресс, образец нагружают непрерывно и равномерно со ско­ростью (0,6+0,2) МПа в секунду до разрушения образца. редел прочности при сжатии R вычисляют по формуле

R=Рр/Р, где Pp - разрушающая сила, кгс; F — площадь, см2.

Для перевода Rсж в мегапаскали необходимоRсж = 0,102Pp/F.

Для определения класса бетона "В" по прочности на сжатие учитывает­ся нормативный коэффициент вариации V= 13,5 %В =Rсж(1- 1,64V); В=Rсж0,778.

При малом числе образцов для вычисления класса бетона можно вос­пользоваться табл.7

Таблица 7

Класс	Средняя	Ближайшая	Класс	Средняя	Ближайшая
бетона	прочность,	марка бето-	бетона	прочность,	марка бето-
	кгс/см	на		кгс/см2	на
В3,5	46	М50	В30	393	М400
В5	65	М75	В35	458	М450
В7,5	98	М100	В40	524	М550
В10	131	М150	В45	589	М600
В15	196	М200	В50	655	М600
В20	262	М250	В55	720	М700
В25	327	М350	В60	786	М800

4. Прочность бетона на изгиб

Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах квадрат­ного сечения размерами 100×100, 150×150 или 200×200 длиной в четыре раза большей размера сечения, т. е. соответственно 450, 600 и 800 мм. Образец-призму устанавливают в горизонтальном положении на две симметрично распо­ложенные шарнирные опо­ры, укрепленные на нижней плите пресса. Одна из опор подвижная, другая непод­вижная. Расстояние l между опорами (испытательный пролет) равно трехкратному размеру сечения призмы, т. е. 1 = 3а.

На призму сверху уста­навливают две шарнирные опоры (каток 1 и шарнир 2), также симметричные отно­сительно середины и расположенные одна от другой на расстоянии, рав­ном размеру сечения: а=l/3.

На опоры укладывают стальную траверсу в центре верхней гра­ни которой укреплен шаровой шарнир. Через шарнир нагрузка Р от верхней плиты пресса передается на траверсу, а от нее через опор - на испытываемую призму в виде двух сосредоточенных сил, каждая из которых равна Р/2 и приложена на расстоянии l/3 одна от другой и от опор призмы.При этом нужно следить, чтобы призма на опоры и опоры на призму опирались плотно по всей ширине, все опоры были перпендику­лярны оси призмы, а оси призмы и траверсы находились в одной верти­кальной плоскости. Призмы должны быть установлены так, чтобы плос­кость изгиба была параллельна слоям укладки бетонной смеси. При испы­тании нагрузка должна возрастать равномерно со скоростью, соответст­вующей изменению напряжений (0,05+0,02) МПа в секунду до разрушения образца. Напряжение для принятой схемы испытаний вычисляют по фор­муле

а = Pl/a3,

где P - нагрузка, создаваемая прессом, Н; l - испытательный пролет, см; а - размер сечения призмы, см.

При вычислении скорости нагружения эта формула позволяет найти требуемое изменение нагрузки ∆Р в секунду при заданной скорости изме­нения напряжения σ: ∆Р = σа3/l. Например, при изменении напряжения а = 0,05 МПа = 5 Н/см2 в секунду, для образца размерами 15×15×60 см а = 15 см и l = 3а = 45 см, тогда ∆Р = аа /I = (5·153 ): 45 = 375 Н, т. е. ско­рость нагружения должна быть 375 Н в секунду.

При аналогичной формуле определяют и предел прочности Rр. и по дан­ным испытаний

Rр. и = Ppl/a3,

где Pp - разрушающая нагрузка с учетом тарировочного коэффициента, Н. В обозначении Rр. и индекс "р. и" означает растяжение при изгибе, так как фактически изгибаемая призма всегда разрушается от небольших растяги­вающих напряжений (на нижней грани). Величина Rр. и практически про­порциональна прочности при осевом растяжении Rр, между ними сущест­вует следующая зависимость: Rр = 0,58 Rр. иПри испытаниях на изгиб прочность бетона вычисляют как среднее арифметическое из значений Rр. и для всех образцов данной серии, прочность которых отличается не более чем на 15 %, а разрешение произошло в средней трети испытательного пролета.

При испытаниях призмы размерами 200×200×800 м "эталонную" прочность (т. е. прочность 150×150×600 мм) вычисляют умножением полученных значений на коэффициент 1,05, а для призм размерами 100×100×400 мм - 0,95.

5. Механические методы неразрушающего контроля прочности бетона

Механические методы неразрушающего контроля прочности основаны на том, что прочность бетона при сжатии связана с другими механически­ми свойствами: твердостью, сопротивлением отрыву, усилием при скалы­вании небольшого куска бетона.В зависимости от вида оцениваемого механического свойства исполь­зуют следующие методы неразрушающих испытаний: пластической де­формации; упругого отскока; отрыва (или отрыва со скалыванием); скалы­вания ребра. Кроме того, в отдельных случаях применяют метод взрыва, забивки и выдергивания стальных деталей, измельчения.Выбор того или иного метода испытаний бетона зависит от цели испы­тания (контроль качества изделий на заводе, выборочный или сплошной контроль прочности, испытание конструкций из бетона с неизвестными свойствами), формы и размеров изделий (балки, плиты, колонны, массив­ные элементы с наклонными поверхностями), вида бетона (тяжелый, ячеи­стый, на легком заполнителе), а также от требований к точности получае­мых результатов и удобству проведения испытаний.

Метод пластической деформации - наиболее распространенный и основан навдавливании в поверхность бетона стального шарика или дру­гого штампа путем удара или статического давления. По показателю твер­дости бетона, определенного путем измерения размеров отпечатка (лунки), который остался в бетоне после удара, прочность оценивают, пользуясь тарировочной кривой, полученной по данным параллельных испытаний образцов на прочность и твердость.