§ 4. Кубиковая и призменная прочность бетона при сжатии.

Прочность бетона при сжатии определяется путем прессовых испытаний до разрушения образцов бетона в виде кубков и призм. Размеры бетонных образцов для испытания принимаются стандартными: для кубов сторона равна 100, 150, 200мм; для призм - основание тех же размеров, а соотношение стороны основания и высоты принято 1:4.

Рассмотрим методику проведения этих испытаний и порядок обработки результатов испытания (рис. 3.4; 3.5).

F

Рис.3.4. Схема прессовых испытаний бетонного куба для определения кубиковой прочности бетона R :

1 - трещины отрыва, по которым происходит разрушение бетонного куба;

2 - направление растяжения бетона по всей высоте куба от действия сжимающей силы F;

f_тр - силы трения, возникающие по плоскости контакта граней куба с плитами пресса (условно показаны вне этой плоскости), которые препятствуют деформациям растяжения бетона в поперечном направлении; а - размер граней куба.

F

Рис.3.5. Схема прессовых испытаний бетонной призмы для определения призменной прочности бетона R_b:

1 - трещины, по которым происходит разрушение бетонной призмы;

2 - направление растяжения бетона по всей высоте призмы от действия сжимающей силы F;

f_тр - силы трения, возникающие по плоскости контакта граней призмы с плитами пресса (условно показаны вне этой плоскости), которые препятствуют деформациям растяжения бетона в поперечном направлении; а и h - размеры призмы.

Из рис. 3.4 видно, что на плоскостях контакта граней куба с плитами пресса возникают силы трения f_тр , которые препятствуют деформациям растяжения бетона в поперечном (по отношению к линии действия сжимающей силы F) направлении в условиях естественной шероховатости поверхностей куба и плит пресса. Это явление было названо «эффектом обоймы».

Влияние этих сил трения на характер разрушения образцов различно: в кубах их наличие сказывается на деформациях бетона практически по всей высоте образца ввиду его незначительных размеров; в призме это влияние проявляется интенсивно лишь на некоторой высоте, равной  0.5а вблизи плит пресса, ослабевая в средней части по высоте призмы. Поэтому по результатам испытания кубов величина разрушающей нагрузки оказывается выше, чем для призм.

Величины прочности бетона по результатам испытания кубов и призм подсчитываются, соответственно, как:

- кубиковая прочность бетона ;

- призменная прочность бетона .

При одинаковых размерах сжимаемой площади бетона A_b = a² величина кубиковой прочности бетона оказывается больше призменной именно благодаря различному влиянию эффекта обоймы при испытании образцов.

Так как в реальных конструкциях отсутствуют условия, благодаря которым возникает эффект обоймы, то кубиковая прочность не может служить характеристикой прочности бетона в конструкциях. Она служит условной характеристикой прочности бетона, которая задается в виде класса (см. далее). Основной характеристикой прочности бетона при сжатии в конструкциях служит призменная прочность бетона , которая составляет  0.75 . Именно призменная прочность бетона указана в СНиПе для различных классов бетона.