Для измерения прочности бетона используются образцы, размер которых зависит от наибольшей крупности заполнителя. В России, как правило используется образцы – кубы с размером ребра 70,7 мм , 100 мм, 150 мм, 200 мм, 300 мм, каждый из которых соответствует определенной фракции:
70,7 мм – фракция 5-10 мм;
100 мм – фракция 5-20 мм (контроль прочности ЖБ конструкций);
150 мм – фракция5-40 мм (базовый размер ребра);
300 мм – фракция 5-70 мм.
Ri
R150
a
где Ri - предел прочности.
Все образцы приводятся к базовому: R150 =β* Ri
где β – коэффициент приведения к базовому размеру.
Для образца-куба с размером ребра 100 мм коэффициент приведения к базовому размеру β=0,95. Значение прочности бетона представляются до одной цифры после запятой.
2. Зависимость предела прочности от геометрических образцов.
Куб
а
а
а
Fтр Fтр
Н
а
а
Призма
Цилиндр
Н
d
Н/а
Rк
Rрч
Н/а = 4; Н/d =2; Rc=0,8*Rк
Rрr- призменная прочность
Rк - кубическая прочность
Rрr=0,787* Rк
С увеличением высоты образца по сравнению с основанием, прочность R уменьшается
Разрушение бетона при осевом сжатии (на рисунке образец в виде куба) происходит вследствие разрыва его в направлении, перпендикулярном оси приложенной нагрузки. При испытании образцов- кубов из-за наличия сил трения между поверхностью образцов и плитами пресса возникают усилия, препятствующие разрыву образца. В связи с этим отношение высоты образца h к ребру основания a влияет на значение предела прочности: с увеличением h/a оно уменьшается. При h/a≥4 предел прочности бетона перестает зависеть от h/a и более достоверно, чем кубиковая прочность, характеризует работу бетона в конструкции. Предел прочности бетона, полученный при испытании образцов со значением h/a=4, называется призменной прочностью, которая численно равна нормативному сопротивлению бетона осевому сжатию Rbn .
Непосредственное определение предела призменной прочности производится при проведении исследовательских работ. В инженерной практике для перехода от кубиковой к призменной прочности бетона используется коэффициент призменной прочности бетона kpr . Значение kpr для различных бетонов изменяются в широком диапозоне – от 0,6 до 1,0. Многочисленные литературные данные содержат противоречивые выводы о зависимости kpr от кубиковой прочности бетона. Согласно нормам проектирования железобетонных конструкций коэффициент призменной прочности определяется по формуле:
kpr = Rpr / R= 0,8-0,001R> 0,72,
где: R – кубиковая прочность бетона, МПа;
Rpr – призменная прочность бетона, МПа.
При оценке прочности бетона в реальной конструкции используются цилиндрические образцы, выбуренные из массива конструкции с помощью специального инструмента.
В России для испытаний используются кубы, призмы, цилиндры. Кубические и цилиндрические образцы широко применяются для контроля прочности бетона в зарубежной практике. Отношение высоты цилиндра h к диаметру основания d обычно равно 2. Величину диаметра выбирают согласно нормативным документам. Для приведения результатов испытаний образцов- цилиндров к базовому образцу- кубу используют коэффициенты приведения.
Образцы-кубы изготавливаются для контроля прочности при производстве, а образцы-цилиндры – для измерения деформативных свойств, прочности.
Fтр Fтр
куб
призма
При осевом сжатии образцы – кубы и образцы – призмы раскалываются в следующем направлении:
3. Зависимость предела прочности бетона от скорости нагружения.
Длительная прочность: Rη = η * R0; η – уровень длительной прочности (η= 0,8).
[dσ/dτ] – скорость приложения нагрузки ;
τ – время;
R0 – стандартная прочность при лабораторных испытаниях (или кратковременная прочность);
Rd – прочность материала – динамическая
Таким образом, можно сделать вывод, что с увеличением скорости приложения нагрузки возрастает и прочность материала. Кратковременная прочность возникнет при τ≥30с и численно будет равна 0,2…0,8 МПа/с.
4. Измерение прочности бетона во времени.
τ
R
[28]
R28
истина
2 формула
1 формула
Rτ = R28 * (lgτ/lg28), τ≥3
1 формула:
Rτ = R28 * ехр (К* (1- 28/τ ))
2 формула:
Прочность нарастает медленно в нормальных условиях:
- для быстротвердеющих цементов К=0,2;
- для нормально твердеющих К=0,25;
- для медленно твердеющих К=0,38.
При К=0,16 – бетоны можно считать особо быстродействующими, та как в суточном возрасте получается 50% проектной прочности, т.е. отпуская прочность при без- обогревном твердении.
При решении задач необходимо пользоваться определенной формулой:
А) до проектного возраста – лучше пользовать логарифмическую зависимость.
