8. Прочность строительных материалов

8.1 Прочность - является одной из важнейших механических характеристик материалов, которой оценивают их способность в определенных условиях сопротивляться разрушению под воздействием внутренних напряжений, вызванных внешними (сжимающими, изгибающими, растягивающими, скалывающими и др.) силами. На показатели прочности оказывает влияние ряд факторов – неоднородность вещественного состава и строения материала; его температура и влажность; форма и размеры испытуемых образцов; характер обработки их поверхностей, контактируемых с поверхностью плит пресса, на котором производят испытания; скорость приложения нагрузки; направление приложения нагрузки по отношению к расположению слоев или волокон материала. Именно поэтому при оценке прочностных характеристик материалов испытаниям подвергают серию (не менее трех) образцов и за конечный результат принимают среднее значение показателей прочности.

Поскольку форма и размеры образцов (масштабный фактор) оказывают влияние на показатели прочности, то соответствующими ГОСТами предусмотрено определение механических характеристик материалов на образцах стандартных размеров – кубы с ребром 15 см для цементных бетонов; кубы с ребром 7,07 см для строительных растворов; кубы с ребром 15 см или цилиндры с диаметром и высотой 4-5 см для природного камня и т.п.

Мерой прочности служит предел прочности материала при соответствующей деформации (R), равный предельному напряжению, превышение которого вызывает разрушение испытуемого образца. В строительной практике чаще всего оперируют пределами прочности при сжатии (R_сж) и при изгибе (R_и).

Предел прочности при сжатии рассчитывают по формуле:

(МПа, кГс/см²) (21)

где Р – разрушающая нагрузка, (Н, кГс);

S – площадь поперечного сечения образца (м², см²) (для куба и призмы S=a², для цилиндра πd²/4)

Предел прочности при изгибе (R_и) при сосредоточенной нагрузке в середине пролета (рис.6) рассчитывают по формуле:

= (МПа, кГс/см²) (22)

где Р – разрушающая нагрузка (Н, кГс);

l – расстояние между опорами испытуемого образца (свободная длина, пролет), (м, см);

b и h – ширина и высота образца (м, см).

Рис. 6. Схема испытания кирпича на изгиб

1 –плита пресса; 2 – выравнивающий материал; 3 - кирпич

При сосредоточенной нагрузке, приложенной в 2/3 пролета (рис.7), расчетная формула приобретает вид:

(МПа, кГс/см²) (23)

Рис. 7. Схема приложения сил при испытании на статический изгиб

Зная среднюю плотность (ρ_о) и предел прочности материала при соответствующей деформации (R) можно рассчитать удельную прочность – коэффициент конструктивного качества (ККК) – материала по формуле (24).

(24)

Чем выше этот коэффициент, тем эффективнее считается данный материал. Повышения ККК можно добиться либо понижением ρ_о, либо повышением R.

ДЛЯ ЗАМЕТОК

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________