1651

Ввиду отсутствия надежного метода определения сопротивления бетона осевому растяжению стандарт предусматривает косвенное опре7 деление RP по результатам испытаний образцов7кубов и цилиндров на раскалывание.

Во время испытаний образцов на растяжение при раскалывании их устанавливают на плиты пресса, применяя дополнительно стальные цилиндры или полуцилиндры диаметром (150 10) мм и длиной не менее длины ребра образца7куба.

Предел прочности на растяжение при изгибе Rр.и вместе с по7 казателем прочности при сжатии определяет марку цемента, строи7 тельного гипса, кирпича; он является необходимой характеристикой дорожного бетона. Предел прочности материалов в изделиях типа плит (ДВП, ДСП, пенопластов, асбестоцементных листов и т.п.) оценивают в основном по Rр.и. Образец материала испытывают на изгиб по стан7 дартной схеме балки, свободно опирающейся на две опоры и загру7 жаемой одной сосредоточенной силой по середине пролета либо двумя сосредоточенными силами, точки приложения которых делят пролет между опорами на три равные части.

Например, предел прочности кирпича при изгибе определяют по схеме балки, свободно лежащей на двух опорах, к которой в середине пролета между опорами прилагается сосредоточенная нагрузка. На грани кирпича наносят из цементного раствора три выравнивающие полоски шириной 2–3 см каждая: одну по середине верхней грани, а

221

две – по краям нижней (противоположной) на расстоянии 20 см между осевыми линиями этих полосок. Благодаря этому образец полностью опирается на стальные опоры и воспринимает разрушающую нагрузку по всей ширине. После нанесения полосок кирпич выдерживают в течение 3–4 суток при (15 5) С. Перед испытанием измеряют ширину и толщину кирпича в середине пролета, а затем укладывают его на опоры (выравнивающими цементными полосками вниз). В качестве опор применяют или цилиндрические катки диаметром 20–30 мм или призмы с закругленными ребрами. Нагрузка передается также через ролик или призму с закругленным ребром. Предел прочности при изгибе

R 3 pl

и 2bh2 , (3.36)

где Р – разрушающая нагрузка;

l – длина пролета между опорами;

b и h – соответственно ширина и высота (толщина) кирпича. Предел прочности бетона вычисляют для каждого образца по

формулам:

222

, , , – масштабные коэффициенты прочности бетона в образцах базового размера,

Кw – поправочный коэффициент, учитывающий влажность бетона образца.

Призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуас7 сона определяют на образцах7призмах квадратного сечения или цилиндрах круглого сечения с отношением высоты к ширине (ди7 аметру), равным 4. Ширина (диаметр) образцов должна приниматься равной 70, 100, 150, 200 или 300 мм в зависимости от назначения и вида конструкций и изделий. За базовый принимают образец размерами 150 150 600 мм.

Для измерения деформаций применяют тензометры и другие приборы, обеспечивающие измерение относительных деформаций с точностью не ниже 1·10–5. Тензометры и индикаторы для измерения деформации устанавливают на образце с помощью прижимных при7 способлений (рамок, струбцин, опорных вставок). Прижимные при7 способления должны обеспечивать неизменное положение тензометров

ииндикаторов относительно образца в процессе измерения де7 формации.

Перед испытанием образцы осматривают, устраняют имеющиеся дефекты, измеряют линейные размеры, проверяют отклонение формы

иразмеров. На боковых поверхностях образцов размечают централь7 ные линии для установки приборов для измерения деформаций и центрирования образцов по оси испытательной машины (пресса). По центральным линиям размечают базы измерения продольных и поперечных деформаций образцов. База измерения деформаций долж7 на в 2,5 раза и более превышать наибольший размер зерен заполнителя

ибыть не менее 50 мм при использовании тензорезисторов и 100 м — при использовании других приборов для измерения деформаций.

База измерения продольных деформаций должна быть не более 2/3 высоты образца и располагаться на одинаковом расстоянии от его торцов.

Приборы для измерения деформаций образцов устанавливают по

четырем его граням или по трем7четырем образующим цилиндра, развернутым под углом 120 или 90 . Приборы для измерения по7 перечных деформаций должны быть установлены по середине высоты образца перпендикулярно базам измерения продольных деформаций. Перед наклеиванием поверхность образца обезжиривают органическим растворителем.

Перед испытанием образец с приборами устанавливают центрально

по разметке плиты пресса и проверяют совмещение начального отсчета

223

с делением шкалы прибора. Начальное усилие обжатия образца, которое в последующем принимают за условный нуль, должно быть не более 2 % от ожидаемой разрушающей нагрузки. При центрировании образцов необходимо, чтобы в начале испытания от условного нуля до нагрузки, равной (40 5 %) Рр, отклонения деформаций по каждой гра7 ни (образующей) не превышали 15 % от их среднего арифметического значения.

При определении призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона бетона нагружение образца до уровня на7 грузки, равной (40 ± 5 %) Рр, производят ступенями, равными 10 % ожидаемой разрушающей нагрузки, сохраняя в пределах каждой ступени скорость нагружения (0,6 ± 0,2) МПа/с.

На каждой ступени производят выдержку нагрузки от 4 до 5 мин (при нагреве до 15 мин) и записывают отсчеты по приборам в начале и в конце выдержки ступени нагрузки в журнал. При уровне нагрузки, равной (40 ± 5 %) Рр, снимают приборы с образца, если нет других требований, предусмотренных программой испытания. После снятия приборов дальнейшее нагружение образца следует производить непре7 рывно с постоянной скоростью.

Призменную прочность Rпр вычисляют для каждого образца по формуле

Модуль упругости Еб вычисляют для каждого образца при уровне

где 1 = P1/F — приращение напряжения от условного нуля до уровня внешней нагрузки, равной 30 % от разрушающей;

Р1 — соответствующее приращение внешней нагрузки;

1y — приращение упругомгновенной относительной про7 дольной деформации образца, соответствующее уров7 ню нагрузки P1 = 0,3Рp и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.

224

Коэффициент Пуассона бетона вычисляют для каждого образца при уровне нагрузки, составляющей 30 % от разрушающей по формуле

где 2у — приращение упруго7мгновенной относительной поперечной деформации образца, соответствующее уровню нагрузки Р1 = 0,3 Рр и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.

Значения 1у и 2у определяют по формулам:

1y 1 1n ; (3.44)

2y 2 2n , (3.45)

где 1 и 2 — приращения полных относительных продольных и поперечных деформаций образца, соответствующие уровню нагрузки Р1 = 0,3Рр и замеренные в конце ступени ее приложения;

1n и 2n — приращения относительных продольных и попереч7 ных деформаций быстронатекающей ползучести, полученные при выдержках нагрузки на ступенях нагружения до уровня нагрузки Р1 = 0,3 Рр.

Приращения относительных продольных и поперечных дефор7 маций вычисляют как среднее арифметическое показаний приборов по четырем граням призмы или трем7четырем образующим цилиндра.

Значения относительных деформаций определяют по формулам:

где l1, l2 – абсолютные приращения продольной и поперечной деформаций образца, вызванные соответствующим приращением напряжений;

l1, l2 — фиксированные базы измерения продольной и по7 перечной деформации образца.

При использовании тензорезисторов и других аналогичных при7 боров, шкалы которых проградуированы в относительных единицах де7 формаций, величины 1 и 2 определяют непосредственно по шкалам измерительных приборов.

225

3.3.3.4. Методы определения твердости

Под твердостью материала понимают его способность оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость является важным свойством материала; кроме того, твер7 дость позволяет судить о прочности материала.

Существует несколько способов оценки твердости. Твердость природных каменных материалов оценивают шкалой Мооса, представ7 ленной десятью минералами, каждый из которых последующим своим острым концом царапает все предыдущие.

1.Тальк – легко царапается ногтем.

2.Гипс – царапается ногтем.

3.Кальцит – легко царапается стальным ножом.

4.Флюорит (плавиковый шпат) – царапается стальным ножом под небольшим нажимом.

5.Апатит – царапается стальным ножом под сильным нажимом.

6.Ортоклаз – легко царапает стекло

7.Кварц – то же.

8.Топаз – то же.

9.Корунд – то же.

10.Алмаз – то же.

Для определения твердости металлов существует несколько спо7 собов, с помощью которых производится вдавливание стального ша7 рика (метод Бринелля) или алмазной пирамиды (метод Виккерса, метод Роквелла) в испытываемый металл.

Если вдавливать испытуемый материал силой Р стальной зака7 ленный шарик диаметром D, то шарик проникнет на некоторую глубину h в металл и оставит в нем вследствие пластической деформа7 ции испытуемого материала отпечаток в виде круглой луночки диаметром d. Величина, характеризующая твердость, или, как говорят, число твердости по Бринеллю (HB), представляет отношение силы P, с которой вдавливался шарик, к площади поверхности f лунки, остав7 шейся после вдавливания на испытуемом металле:

Испытания на твердость часто проводят на готовых изделиях. Тол7 щина бывает различна: чем меньше толщина, тем меньшего диаметра берется шарик и тем меньшей силой он вдавливается в деталь. Для получения одинаковых чисел в случае одного и того же материала

226

необходимо, чтобы силы нажатия на шарик были пропорциональны квадратам диаметров шариков, т.е.

В зависимости от толщины изделия обычно применяются шарики различных диаметров. Для сталей зависимость между числом твер7 дости HB и пределом прочности выражается приближенно так:

В табл. 3.23 даны значения твердости по Бринеллю для некоторых материалов.

Т а б л и ц а 3 . 2 3 Значения твердости по Бринеллю для некоторых материалов

Испытываемый образец (деталь) устанавливают на столе в нижней части неподвижной станины пресса, зашлифованной поверхностью кверху. Поворотом вручную маховика по часовой стрелке столбик прибора поднять так, чтобы шарик мог вдавиться в испытуемую поверхность. В прессах с электродвигателем вращают маховик до упора и нажатием кнопки включают двигатель.

Двигатель сначала перемещает коромысло и постепенно нагру7 жается шток, а, следовательно, и вдавливается шарик под действием нагрузки, сообщаемой привешенным к коромыслу грузом. Эта нагрузка действует в течение определенного времени, обычно 10–60 с, в зависи7 мости от твердости измеряемого материала, после чего вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, соответственно перемещает коромысло и снимает нагрузку. После автоматического выключения, поворачивая маховик против часовой стрелки, отпускают столик прибора и затем снимают образец. Регулировкой реле двигателя можно изменять время приложения нагрузки.

В образце остается отпечаток со сферической поверхностью (лун7 ка). Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра.

227

Диаметр отпечатка измеряют с точностью до 0,05 мм (при вдавливании шарика диаметром 10 и 5 мм) в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин.

При измерениях расстояние от центра получаемого отпечатка до края образца должно быть не менее двух диаметров отпечатка во избежание искажения результатов из7за «выпучивания» края образца. Каждое последующее измерение надо проводить на расстоянии не меньше двух диаметров предыдущего отпечатка.

Твердость лакокрасочных покрытий определяют на маятниковом приборе МЭ73 или М73 по методу затухания колебаний маятника, касающегося поверхности пленки. Твердость оценивают в условных единицах, соответствующих отношению времени затухания колебаний маятника, установленного на лакокрасочной пленке, ко времени затухания колебаний того же маятника, установленного на пластинке из фотостекла.

«стеклянному числу» на пластинке из фотостекла размером 90 120 мм и регулируют прибор до получения величины «стеклянного числа» в пределах 434–446 с.

228

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Приведите классификацию средств измерений.

2.Дайте определения понятиям: средства измерений, измеритель7 ные преобразователи, меры, измерительные системы, измерительные установки.

3.Какие методы измерений Вам известны?

4.Каковы принципы выбора средств измерений?

5.Перечислите известные вам средства измерения массы.

6.Перечислите известные вам средства измерения геометрических размеров.

7.Какие механические средства измерения длины вам известны?

8.Какова методика измерений размеров штангенприборами?

9.Какова методика измерений размеров микрометром?

10.Какие рычажно7механические приборы вам известны? Для чего они предназначены?

11.Для измерения каких величин предназначены тензометры?

12.Опишите метод определения деформаций образцов с помощью тензометров.

13.Опишите метод измерения длины оптико7механическими сред7 ствами измерения.

14.Какие средства и методы измерения углов вам известны?

15.Какие параметры установлены для количественного описания шероховатости.

16.Приведите оптическую схему интерферометра.

17.Приведите схему, лежащую в основе растровых приборов для измерения неровностей.

18.Для чего предназначены технические уровни?

19.Приведите схему цифрового отсчетного устройства.

20 Какие методы и средства измерения температуры вам известны? 21 Какие методы и средства измерения времени вам известны?

22.Приведите единицы электрических и магнитных величин.

23.Приведите классификацию электроизмерительных приборов.

24.Каковы методы измерения тока и напряжения?

25.Опишите метод измерение постоянного магнитного потока бал7 листическим гальванометром.

26.Приведите схему измерения силы света посредством фото7 метрической скамьи.

27.Приведите методы измерения яркости.

28.Приведите виды неразрушающего контроля в зависимости от физических явлений.

229

29.Приведите классификацию методов неразрушающего контроля

взависимости от характера взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом.

30.Приведите классификацию методов неразрушающего контроля

взависимости от первичного информативного параметра.

31.Приведите классификацию методов неразрушающего контроля

взависимости от способа получения первичной информации.

32.Опишите акустический метод оценки физико7механических характеристик материала элементов технических систем. Укажите средства измерений.

33.Опишите акустический звуковой метод определения открытой пористости огнеупорных изделий

34.Опишите акустический эхо7метод определения напряжений в материале трубопроводов в условиях упругой деформации.

35.Опишите методы ультразвукового контроля стыковых, угловых соединений в сварных конструкциях из металлов для выявления дефектов.

36.Для определения каких характеристик свойств металлопро7 дукции применяют магнитный метод неразрушающего контроля?

37.Какие радиационные методы дефектоскопии вам известны?

38.Какие схемы контроля стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых соединений при радиографическом методе вам известны?

39.Какие методы теплового неразрушающего контроля вам известны?

40.Какие методы оптического неразрушающего контроля вам известны?

41.Какие средства оптического неразрушающего контроля вам из7 вестны?

42.Какие средства теплового неразрушающего контроля вам известны?

43.Дайте определение понятию « испытание».

44.Дайте определение понятию « контроль».

45.Назовите классы факторов, действующих на объекты.

46.Назовите группы, на которые делится класс климатических испытаний.

47.Как классифицируются режимы эксплуатации по времени и характеру?

48.Какие виды энергий могут воздействовать на объекты?

49.Что исследуют при испытании материалов?

50.Какие механические факторы могут воздействовать на объект?

51.Какие способы испытаний возможны?

52.Поясните важность рациональной последовательности испытаний.

53.Классификация испытаний по продолжительности действия.

54.Классификация испытаний по степени воздействия.

55.Классификация испытаний по стадиям жизненного цикла.

230