Свойства строительных материалов в примерах и задачах

для материалов с низкой твёрдостью. Устанавливается эта характерис­ тика ударом сбрасываемого Ш образец стандартного стального шара о определённой (регламентированной) высоты.

В общем случае

где А - работа, совершённая падающим на образец стандартным ша­ ром» Дк; 5П- площадь проекции отпечатка, с м .

Работа и площадь проекции отпечатка определяются по формулам:

того же отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях , см

шению под влиянием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок или каких-либо других факторов (например, от неравномерно­ го нагрева).

В зависимости от скорости нагружения материала до его разруше­

ния может быть установлена прочность статическая (при медленном наг­

Статическая прочность оценивается пределом прочности (для хруп­ ких материалов) или временным сопротивлением (для пластичных матери­ алов) при данном виде деформации, приводящей образец из исследуемо­ го материала к полному разрушению. Наряду с этим принято условно ха­ рактеризовать прочность строительных материалов пределом прочности, независимо от степени их хрупкости или пластичности. Наиболее часто в практических расчётах используют: прочность на осевое сжатие, прочность на осевое растяжение и прочность на растяжение при иэ1*ибе.

52

Своеобразной характеристикой статической прочности является

такие удельная прочность.

Динамическая прочность материала оценивается количествам затра­

ченной при испытании образца работы. Характеристиками динамической прочности являются ударная прочность и ударная вязкость.

Кроме того, для оценки прочностям:: возможностей материала в ря­ де случаев устанавливают его теоретическую прочность, которая могла бы быть достигнута им только в случае идеальной его структуры, то есть при отсутствии в нём пор, трещин и дефектов кристаллического

строения, чего в реальных материалах не имеет места.

При определении прочностных характеристик материалов использу­

ют, как правило, образцы в виде кубов, прямых круговых цилиндров и

прямых призм или балок) прямоугольного сечения.

Прочность, на осевое сжатие характеризуется пределом прочности

на осевое сжатие (обычно более кратко называют пределом прочности на

Предел прочности на сжатие в значительной мере зависит от по­

ристости, о которой можно косвенно судить по средней плотности мате­ риала при постоянном его минеральном составе. В связи с этим пред­

ставляется возможность устанавливать предел прочности пористого ма­

53

Формулы (129) и (1ГЗ) приемлемы, как правило, для искусствен­ ных каменных материалов, характеризующихся постоянством минерально­ го состава. Для природных каменных материалов эти зависимости не всегда справедливы, так как изменение пористости в этих материалах часто сопровождается измением их минерального состава.

Прочность на осеное растяжение характеризуется пределом прочно­ сти на осевое растяжение (обычно более кратко называют пределом про­ чности на растяжение) R p , МПа или кПа, который определяется но

формуле

Р

рF

где Рр разрушающая растягивающая сила, МН или кН; F - перво­ начальная рабочая площадь поперечного сечения образца, м*\

Прочность на растяжение при изгибе характеризуется пределом прочности на растяжение при изгибе R , МПа или кПа, который

определяется по формулам (132) - при одной центральной сосредоточен­ ной нагрузке и (133) - при двух равных сосредоточенных нагрузках, расположенных симметрично относительно вертикальной оси балки прямо­ угольного сечения (рис. 9):

Ксоответственно ширина и высота поперечного сечения балки, м.

Удельная прочность - ото качественная характеристика строитель­

ного материала, свидетельствующая о его конструкционной эффективна-

54

сти. Характеризуется удельная прочность коэффициентом конструктив­ ного качества ККК , МПа, при соответствующем виде деформации, который подсчитывается по формулам:

вом затраченной работы до доведения стандартного образца до разруше­ ния при ударных сжимающих воздействиях.

Испытание материала на ударную прочность осуществляется на ис­ пытательном копре (рис. 10) следующим образом. Образец I в виде пря­

мого кругового цилиндра помещается на массивную металлическую опо­ ру 2 . Подбабок 4 по направляющим цилиндрическим штангам 3 опускается до соприкасания своей нижней сферической поверхностью с центром об­ разца. Для выполнения первого удара баба 5 устанавливается по изме­ рительной рейке б на высоте I см от подбабка, после чего свободно падает вдоль направляющих штанг и наносит через подбабок удар на об­

разец. Для выполнения второго удара баба устанавливается на высоте

2 см. Для выполнения третьего удара - на высоте 3 см и так далее до разрушения образца. Признаком разрушения считается появление в об­ разце первой трещины. Последний удар, предопределивший появление

этой трещины, в расчёт ударной прочности испытываемого материала не принимается.

бота, затраченная бабой копра до доведения образца до разрушения,

55

Рис. 10. Схема испы­ тательного копра для определения ударной прочности строитель­ ных материалов (А) и образец после испы­ таний на ударную прочность с первыми признаками разруше­ ния (Б):

I - образец; 2 - мас­ сивная опора; 3 - на­ правляющие цилиндри­ ческие штанги; 4 - под­ бабок; 5 - стальная баба; 6 - измеритель­ ная рейка; 7 - первые поверхностные отколы и трещины на образце, свидетельствующие о завершении испытаний

57

Рис. I I . Схема маятникового копра (А) и образца при испытании (Б):

Свойства, характеризующие отношение материалов к действию агрессивных сред4*

териалов противостоять разрушающему действию кислот или их смесей. Характеризуется кислотостойкость степенью кислотостойкости К , %> которая определяется но формуле

венно до и после кислотной обработки, г.

Материал считается кислотостойким, если степень его кислото­ стойкости составляет не менее 96 %.

риалов противостоять разрушающему действию водных растворов щелочей.

венно до и после щелочной обработки, г .

С о л е с т о й к о с т ь - свойство строительных материалов

противостоять разрушающему действию растворов солей. Характеризует­

Агрессивная среда - это заполняющее пространство вещест­ во, наход щееся в состоянии относитзльного ' окоя или какого-либо вида движения, которое способно вступать во взаимодействие с нахо­ дящиеся в этом пространстве объектами ( неодушевлёнными или одушев­ лёнными) и вызывать в них нежелательные существенные измене^я.

60

повышенной огнеупорностью противостоять разъедающему действию рг- неннс-жидкого шлака. Шлакоразъедание является результатом химичес­ кого взаимодействия шлака с материалом (коррозия) при одновремен­ ном механическом истирании этого материала и его вымывании при дви­ жении шлака (эрозия). Показатели, характеризующие шлакоустойчивость материала, могут быть установлены по статическому и динамическому методам испытаний.

Сущность статического метода заключается в единовременном вве­ дении на специальный образец - тигель всего потребного для проведе­

ния испытаний измельчённого шлака перед загрузкой его в печь. При таком методе испытаний (рис. 12) шлакоустойчивость материала может характеризоваться кажущейся статической шлакоустойчивостью и полной статической шлакоустойчивостью, а также косвенно может характеризо­ ваться кажущейся статической шлакоразъедаемостыо и полной статичес-^ кой шлакоразъедаемостыо.

териала может характеризоваться кажущееся динамической шлакоустой­ чивостью, а также косвенно может характеризоваться кажущейся дина­ мической шлакоразъедаемостыо в сочетании с его эрозионной динамиче­ ской шлакопоглощаемостыо (полная шлакоустойчивость и полная шлакоразъедаемость при динамическом методе испытаний не определяются).

Кажущаяся статическая шлакоустойчивость Шукс, %, - это

показатель, характеризующий в обожжённом образце-тигле остаточцую площадь вертикального сечения (сечение проходит через центр углуб­ ления образца) после завершения в этом образце процессов статичес­ кой эрозии. При этом условно считается, что поражённые эрозионным шлакопоглощением участки огнеупора оказались стойкими по отношению к шлаковому расплаву. Определяется кажущаяся статическая шлакоустой­ чивость по форцуде