4.4.2 Определение предела прочности при одноосном сжатии

Определение предела прочности при одноосном сжатии на пробах, отделенных от массива проводится следующими методами:

– одноосное сжатие образца правильной формы плоскими плитами (породы с пределом прочности при одноосном сжатии не менее 5 МПа);

– разрушение образцов – плиток плоскими соосными пуансонами (породы с пределом прочности при одноосном сжатии от 10 до 150 МПа).

Метод одноосного сжатия образцов правильной формы плоскими плитами предназначен для оценки прочности при исследованиях и сравнительной оценки прочности.

Сущность метода заключается в измерении максимальной разрушающей силы, приложенной к торцам образца правильной формы через стальные плоские плиты. При испытании образцов на сжатие используются обычные испытательные машины универсального типа или прессы. Максимальные усилия, которые они могут создать, должны на 20-30% превышать предельную нагрузку на образец.

Для испытания на сжатие изготавливают образцы цилиндрические или призматические с квадратным поперечным сечением. При испытании образцы должны помещаться между плоскими плитами толщиною не менее 0,3 диаметра или стороны квадрата образца и диаметром, превышающем размеры образца с твердостью поверхности HRC 55-60. Эти плиты применяют в качестве прокладок между образцами и опорными плитами испытательной машины, в случае, если машина оснащена верхней подвесной сферической плитой.

Образцы сложной текстуры должны быть двух комплектов: для испытания при действии нагрузки вдоль слоев и перпендикулярно им. Размеры образцов должны соответствовать значениям, указанным в таблице 4.4.

Таблица 4.1 – Размеры образцов

Параметр образца	Размеры, мм, при
	исследовательских испытаниях		сравнительных испытаниях
	предпочтительные	допустимые
Диаметр d (сторона квадрата)	42 ± 2	30…60	42 ± 2
m=h/d(l)	1,0…2,0	0,7…1,0	2 ± 0,05

Измерение размеров образца производится штангенциркулем в трех местах по высоте и в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За расчетный диаметр принимается среднеарифметическая величина. Высоту определяют по центру образца. Мощность изготовления образцов контролируется индикаторами часового типа и поверочным угольником. Количество образцов при исследовательских испытаниях должно быть не менее 6, при сравнительных испытаниях не менее 10 штук.

Образец помещают либо между стальными плитами, либо в установочном устройстве (рисунок. 4.27), совмещают ось образца с центром нижней опорной плиты испытательной машины и нагружают до разрушения с равномерной скоростью 1 – 5 МПа/с.

Рисунок 4.27 – Схема приспособления для испытания на сжатие: 1 – накладная пята; 2 – подкладная пята; 3 – верхняя плита; 4 – обойма; 5 – образец; 6 – нижняя плита

Определяют величину разрушающей силы Р, зафиксированную силоизмерителем машины. При необходимости определяют влажность пробы.

Предел прочности при сжатии определяют по формуле в Па

, (4.44)

где Р – сила, разрушающая образец, Н;

S – площадь поперечного сечения, м²;

К_в– коэффициент, учитывающий отклонение высоты образца от стандартного значения равного 2d.

Коэффициент К_вопределяется по таблице 4.2 в зависимости от отношения.

Таблица 4.2 – Величина коэффициента К_в

m	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Кв	0,68	0,72	0,76	0,8	0,86	0,9	0,94	0,97	1

Метод разрушения образцов – плиток соосными пуансонамипредназначен для исследовательских испытаний и заключается в измерении максимальной разрушающей силы, приложенной к торцам образца через стальные плоские соосно направленные пуансоны.

Образцы выполняются в виде дисков диаметром – от 30 до 100 мм, высотой – от 10 до 12 мм.

Допускается применять образцы – плитки неправильного очертания при условии, что контуры их торцов и боковых поверхностей позволяют вписать диск необходимого размера. Торцевые поверхности образцов должны быть плоскими и параллельными друг другу. Количество образцов должно быть не менее 6.

Значение площади S_увыбирается из таблицы 4.3.

Таблица 4.3 – Значение площади образца

Диаметр образца (диска), мм	30	40	50	60	70	80	90	100
Sу, см2	1,52	1,79	2,03	2,26	2,50	2,72	2,94	3,16

Перед испытанием производится измерение образца с помощью штангенциркуля.

Для проведения испытания применяют устройство нагрузочное БУ-11 (рисунок 4.28), которое устанавливается на опорную плиту испытательной машины. Образец помещают между пуансонами нагрузочного устройства, скорость нагружения образца 0,1…0,5 кН/с.

Предел прочности определяют по формуле

, (4.49)

где Р – разрушающая нагрузка, кН;

S_у– условная площадь поперечного сечения, м².

Рисунок 4.28 – Схема установки для испытания образцов с помощью соосных пуансонов: 1 – верхний шток; 2 – образец; 3 – пуансон; 4 – вкладыш; 5 – нижний шток; 6 – корпус