книги из ГПНТБ / Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие

1.Установить на виброплощадку и закрепить цилиндричес­ кий сосуд вискозиметра.

2.Вставить и закрепить зажимами цилиндрическое кольцо.

3.Установить в кольцо стандартный конус и надеть на него

смесь штыкованием.

Окончательно бетонную смесь в конусе уплотнить вибриро­ ванием до тех пор, пока на поверхности смеси и из-под нижнего основания конуса не начнется заметное выделение цементного молока. Время вибрирования должно быть не менее 5 и не более 30 сек.

5. По окончании вибрирования снять насадку и срезать из­ быток смеси металлической линейкой вровень с краями конуса,

азатем поднять конус строго вертикально без перекосов.

6.Установить на прибор штатив с диском и, полностью освободив зажимной винт штанги, опустить диск на поверх­ ность сформированного конуса бетонной смеси.

7.Включить одновременно виброплощадку и секундомер и наблюдать за опусканием штанги; когда черта на штанге сов­ падет с верхней плоскостью направляющей - головки штанги, выключить вибратор и секундомер. Отметить время, прошед­ шее от момента включения вибратора до его выключения, з

секундах, которое и характеризует жесткость бетонной смеси. Черту на штанге диска наносят после тарировочного испы-' тания бетонной смеси с щебнем крупностью (максимальной)

20 мм и подвижностью 1—2 см (по осадке конуса).

Черту наносят на штанге на 5 мм ниже положения, отве­ чающего выровненной поверхности.

Упрощенным способом жесткость бетонной смеси рекоменду­ ется определять в такой последовательности.

1.Установить на вибро-площадку и закрепить форму разме­ ром 200X200X200 мм.

2.Установить в форму., полый конус от технического виско­ зиметра и заполнить его бетонной смесью в три слоя, уплотнив каждый слой штыкованием 25 раз.

3.Снять конус и включить одновременно виброплощадку и секундомер. Вибрирование вести до тех пор, пока бетонная смесь не заполнит всех углов формы, а поверхность ее не станет горизонтальной. Время в секундах, необходимое для выравни­

вания поверхности бетонной смеси в форме, умноженное на 1,5, характеризует жесткость бетонной смеси.

4. Вычислить показатель жесткости бетонной смеси испы­ туемого состава с точностью до 5 сек как среднее арифмети­ ческое двух определений техническим вискозиметром (или упро­ щенным способом), если эти результаты не отличаются друг от

91

друга более чем на 20 %. В противном случае определение пов­ торить всякий раз на новой порции смеси до достижения тре­ буемой сходимости результатов.

Т а б л и ц а 35

В табл. 35 приведены показатели подвижности и жесткости бетонных смесей для различных конструкций.

§ П. ФИЗИКО -МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА И МЕТОДЫ

ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Ведущей характеристикой механических свойств бетона является предел прочности при сжатии. Это объясняется не только тем, что бетон в конструкциях, сооружениях и изделиях рассчитывают главным образом для восприятия сжимающих усилий, но и потому, что прочность на сжатие предопределяет ряд других его свойств: сопротивление растяжению, скалыва­ нию и срезу, сопротивление износу и истиранию и др. При сжа­ тии бетона происходит деформация поперечного расширения материала, направленная перпендикулярно действию сжимаю­ щих сил. Поэтому в обеспечении прочности бетона важна не только прочность каждой структурной составляющей (цемент­ ный камень, щебень, песок) в отдельности, но и хорошее сцеп­ ление между ними.

Прочность бетона на -сжатие зависит от прочности цементно­ го камня, качества щебня и песка (прочность, форма зерен, со-

92

стояние поверхности и др.), характера структуры бетона, его однородности и плотности. Показатель прочности бетона зависит также и от возраста бетона и условий твердения, размера и фор­

мы испытуемых образцов и др.

Чтобы исключить влияние побочных факторов, при проек­ тировании конструкций, нормировании и контроле качества бе­ тона введено понятие о марке бетона.

Маркой бетона при сжатии называют предел прочности при сжатии образца кубической формы с размером ребра 20 см, из­ готовленного из рабочей бетонной смеси и испытанного после ' 28-суточного твердения в нормальных условиях (при темпера­ туре воздуха 20±2°С и относительной влажности среды 90%) •

Строительными нормами и правилами (СНиП) установлены следующие марш бетона, приготовленного на плотных зернах щебня и песка: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 и 600.

Прочность бетона на осевое растяжение или на изгиб еще в большей степени зависит от адгезионных и когезионных свойств цементного камня, от крупности, формы зерен и характера по­

Х60 см в возрасте 28 суток при твердении в нормальных усло­ виях. Марки бетона на растяжение при изгибе установлены следующие: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55.

Соотношение между маркой бетона при изгибе и сжатии находится в пределах Vs—’Vo- Марка бетона является условным критерием прочности, так как принятые в стандарте методы изготовления и испытания образцов могут не соответствовать условиям производства бетонных конструкций.

Поэтому марку бетонѣ следует рассматривать не как пока­ затель фактической прочности бетона в конструкции, а как со­

ладки, уплотнения, а также условия твердения. Зависимость прочности бетонов нормального твердения на портландцементе и плотном щебне и песке от активности цемента и водоцементного отношения показана различными авторами в виде эмпи­ рических расчетных формул.

Наиболее удобной для практического пользования является формула прочности бетона в зависимости от цементно-водного отношения и активности цемента, предложенная Боломеем и усовершенствованная Б. Г. Скрамтаевым:

93

все особенности материалов, входящих в состав бетона, поэтому полученные результаты должны быть проверены в лаборатории на пробных образцах, изготовленных из бетонной смеси рассчи­

Скрамтаева относится к бетону 28-суточного возраста. На прак­ тике нередко требуется получить представление о марке бетона

зателями прочности, но и способностью сохранять приобретен­ ную им прочность при длительном воздействии физических и химических факторов окружающей среды. Наиболее-важной ха­ рактеристикой стойкости тяжелого бетона, и особенно дорож­ ного, является морозостойкость, а также устойчивость против коррозии.

Морозостойкость определяется способностью бетона в насы­ щенном водой состоянии противостоять длительному воздейст­ вию знакопеременных температур окружающей среды. Число циклов замораживания и оттаивания, которое выдерживает бе­ тон, определяет его морозостойкость (Мрз). Для тяжелых це­ ментных бетонов установлены следующие марки по'морозостой­

* 1 кгс/сж2= 0 ,1 МПа.

94

Размер образца выбирают в зависимости от толщины изделия с учетом наибольшей крупности зерен щебня, которая не долж­ на превышать 'Д наименьшего размера образца.

Для установления переводных коэффициентов к прочности эталонного об­ разца для данной испытательной машины изготовляют не менее трех серий образцов различных марок по 12 образцов в каждой серии. Переводные коэф­ фициенты устанавливают для каждой марки бетона путем деления среднего арифметичеакото показателя прочности эталонных образцов на среднее ариф­ метическое значение прочности неэталонных образцов, испытанных в одном и том же возрасте. При этом коэффициент изменчивости прочности бетона С„ не должен превышать 5%. Если С„ более 5%, испытание повторяют на удво­ енном количестве образцов.

Величины средних арифметических значений пределов прочности эта­ лонных образцов наносят на график, на оси абсцисс которого откладывают полученные при испытании величины прочности бетона, а на оси ординат — величины переводных коэффициентов. Отдельные точки, нанесенные на гра­ фик, соединяют плавной кривой, по которой устанавливают коэффициенты для каждой марки бетона.

Показатель изменчивости прочности бетона Сѵ вычисляют по формуле

п

где R — временное сопротивление сжатию отдельного образца в Па; п — число испытанных образцов.

S (R — R)2

S =

(га — 1)

Переводные коэффициенты от прочности образцов разных форм и разме­ ров к прочности бетона, определенной на образцах-кубах размером 2 0 Х 2 0 Х

Х20 см, возможно приближенно принять по табл. 36.

Бетонные кубы формуют в стальных или чугунных разъем­ ных формах по три образца на каждый срок испытания (рис. 51). Внутренние поверхности форм, соприкасающиеся с опорными гранями бетонных образцов, должны быть шлифованными. До­ пускаемые отклонения от внутренних размеров собранных форм по длине ребер куба не должны превышать ±1% . Углы между гранями куба — прямые, отклонение допускается не более ±2°.

Для изготовления контрольных образцов пробы бетонной смеси отбирают:

а) у места приготовления бетонной смеси— из средней ча­ сти замеса, в средине ковша или приемного'бункера оразу же после выгрузки замеса;

б) у места укладки бетонной смеси — из средней части до­ ставленной порции смеси.

95

Объем отбираемой пробы бетонной смеси должен превышать требуемый для изготовления контрольных образцов в полторадва раза. Образцы, предназначенные для проверки соответствия

Рис. 51. Формы для изготовления бетонных «убов

принятого состава бетонной смеси требованиям задания (по прочности) и для контроля качества продукции заводов товар­ ного бетона, испытывают в 28-суточном возрасте. При контроле за твердением бетона в конструкции и для проверки соответст-

96

вия фактической прочности бетона, заданной проектом, испы­ тания проводят в срок приобретения бетоном проектной проч­ ности. Сроки твердения бетона, отвечающие его проектной мар­ ке по прочности, а также сроки промежуточных контрольных испытаний принимаются по действующим стандартам и техни­ ческим условиям на данный вид конструкции или изделия. Об­ разцы изготовляют не позднее чем через 15 мин после отбора пробы бетонной смеси или приготовления лабораторного замеса. Порядок испытания следующий.

1. Закрепить на лабораторной виброплощадке зажимами форму, предварительно смазанную тонким слоем минерального масла.

2. Заполнить форму бетонной смесью с некоторым избытком, после чего включить вибростол, амплитуда колебаний которого под нагрузкой должна быть 0,35 мм, а частота 2800—3000 коле­ баний в 1 мин. Вибрирование продолжать до полного прекра­ щения оседания бетонной смеси и появления на поверхности цементного раствора, но не менее времени, соответствующего показателю жесткости, увеличенному на 30 сек.

Очень пластичные бетонные смеси (осадка конуса более 12 см) уплотняют слоями толщиной 15—20 см путем штыкова­ ния стержнем диаметром 16 мм, по спирали от краев к середине из расчета 1 0 нажимов стержня на каждые 1 0 0 см2 поверхности.

3.После уплотнения вибрированием или штыкованием по­ верхность бетона выровнять вровень с краями формы.

4.Выдержать образцы не менее 20 ч в формах, накрытых

твердения (температура 20±2°С, относительная влажность воз­ духа не ниже 90 %).

Образцы, изготовленные для контроля за твердением бето­ на в конструкциях, хранят в формах под укрытием у забетони­ рованной конструкции. Образцы освобождают из форм одно­ временно с распалубкой вертикальных поверхностей конструк­ ции. В дальнейшем их хранят в условиях, наиболее близких к условиям твердения бетона в конструкции.

5. Перед испытанием образца на сжатие его необходимо из­ мерить и взвесить, после чего вычислить объемную массу каж­ дого образца с точностью до 1 кг/м3 по формуле

т

тѵ = "(Г *

до 1 0 кгім3 как среднее арифметическое частных значений объ­ емных масс бетонных образцов. При отклонении частных зна­ чений объемной массы в одной серии образцов-б.лизнецов бо-

лее чем на 3 % среднего значения всю серию бракуют и не ис­

пытывают.

6 . Настроить пресс на ожидаемое максимальное усилие, со­ ответствующее моменту разрушения образца. При этом ожида­ емая величина разрушающей нагрузки должна укладываться на выбранной шкале примерно в границах 30—80% максималь­ ного усилия Ямале (Ямакс — максимальное значение усилия на силоизмерительной шкале).

7 . Установить образец-куб на опорную плиту пресса таким образом, чтобы сжимающая сила была направлена параллельно слоям укладки. Между опорными плитами пресса и опорными

Нагрузка на образец подается до его разрушения непрерыв­

ля, этот результат 'отбрасывают и средний показатель прочно­ сти вычисляют по оставшимся большим значениям.

Результаты испытания записывают по следующей форме:

•

9 8

Рис. 54. Образ-цы-зосьмерки для иопытания на осевое рас­ тяжение

Прочность на растяжение при изгибе определяют испытани­ ем образцов-балочек размерами 20X20X80, 15X15X60 или 10X10X40 см. При этом за эталон для определения марки бе­ тона принимают образец размером 15X15X60 см. При конт­ роле за твердением бетона в конструкции балочки формуют, по возможности, теми средствами и приемами, которые приняты для уплотнения бетонной смеси в конструкции.

На каждый срок испытания изготовляют серию образцов, состоящую не менее чем из треіх балочек. Порядок испытания следующий.

1 . Заполнить форму бетонной смесью с небольшим избыт­ ком, затем у одного из ее концов погрузить вибратор с гибким валом (типа И-116А) и уплотнить смесь до полного ее оседания и появления цементного раствора. Затем провести уплотнение на соседнем участке, при этом шаг перестановки вибратора не должен превышать полуторного радиуса его действия.

Из очень подвижной бетонной смеси образцы формуют уп­ лотняя смесь штыкованием. Смесь укладывают слоями толщи­ ной 15—20 см и уплотняют из расчета 10 нажимов стержня на каждые 1 0 0 см2поверхности.

2.Выдержать образцы до испытания в таких же условиях, как и образцы кубической формы.

3.Испытать образцы-балочки на изгиб двумя равными со­ средоточенными силами, составляющими половину суммарной

нагрузки Р (рис. 52), приложенными на расстоянии 7з пролета балочки и действующими по всей ширине образца. Расчетный пролет балочек должен быть равен трехкратному размеру се­ чения образца, т. е. соответственно 300, 450 и 600 мм. Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью 0,05± 0,02 МПа в 1 сек до разрушения

образца.

4. Вычислить: временное сопротивление бетона растяжению при изгибе (Rp-ii) в Па для каждого образца по формуле

временное сопротивление бетона осевому растяжению (7?р) в Па по формуле

В этих формулах Р — разрушающая нагрузка в Я; / — расстояние между опорами в см; а — сторона квадратного сечения балки ів см; 0,58 — коэффици­ ент перехода от прочности бетона па растяжение при изгибе к прочности на осевое растяжение; б — переводный коэффициент к прочности эталонной ба­

Средний показатель прочности бетона на растяжение при изгибе или осевое растяжение вычисляют с точностью до 0,1 МПа как среднее арифметическое испытания трех образцов одной серии.

Прочность бетона на осевое растяжение в Па возможно определить ис­ пытанием образцов-цилиндров или образцов-кубов на сжатие по диаметраль­ ной или диагональной плоскости, или же испытанием образцов-восьмерок с приложением нагрузки по направлению продольной оси образца.

Испытание образцов-цилиндров и образцов-кубов ведут в следующем по­ рядке.

1. Изготовить образцы-цилиндры диаметром и высотой 150 мм или кубы ЮОХЮОХЮО мм, при этом два взаимно противоположных ребра, образован­ ных боковыми гранями, при изготовлении срезать вкладышами к формам для создания опорных площадок шириной 14 мм.

двум взаимно противоположным образующим (рис. 53). Направление сжима­ ющего усилия должно совпадать при образцах-цилиндрах с диаметральной плоскостью образца, а ось образца должна проходить через центр шарнира плиты пресса.

Для равномерного распределения нагрузки между плитами пресса и ис­ пытуемым образцом поместить прокладки из обычной трехслойной фанеры.

100