3. Определение показателей основных механических свойств материалов

В параграфе излагаются сведения об основных средствах измерений показателей механических свойств и методах определения пределов прочности материалов на сжатие, изгиб и растяжение при статической нагрузке.

3.1. Основные средства измерений показателей механических свойств

При определении показателей механических свойств строительных материалов в лабораториях широко используются различные испытательные машины: универсальные, прессы, круги истирания, полочные барабаны и др.

Прессы – это машины статического действия, развивающие с требуемой скоростью предельное усилие (нагрузку). Ими строительные материалы испытываются на сжатие, изгиб, а при соответствующих приспособлениях на растяжение и на срез (скалывание). По виду привода прессы бывают гидравлическими, механическими и гидромеханическими. В строительных лабораториях чаще всего применяют гидравлические и механические прессы с максимальным усилием от 25 до 5000 кН.

Принципиальная схема гидравлического пресса приведена на рис 3.1. Для испытания строительных материалов промышленность выпускает прессы нескольких марок, наиболее распространенными из них являются ПММ-250, ПММ-125, П-50, П-10 и П-5 (цифровой индекс указывает максимальное усилие в тонно-силах).

Рис. 3.1. Схема гидравлического пресса:

1- станина; 2 – стойка; 3 –траверса; 4, 5 – плиты; 6 – поршень; 7 – силоизмерительное устройство; 8 – масляный насос; 9 – электродвигатель

В лабораториях применяют также универсальные испытательные машины для статических испытаний материалов на растяжение (марок УММ-200, Р-5, Р-10), сжатие и изгиб.

При испытании материала на изгиб требуется значительно меньшее усилие, чем на сжатие, поэтому можно применять прессы малой мощности. Они оборудуются специальными приспособлениями для установки и передачи нагрузки на образец, а также автоматическим числовым силоизмерителем. Для испытания на изгиб стандартных образцов-балочек размером 40×40×160 мм применяется рычажный прибор Михаэлиса (рис. 3.2) или специальная машина МИИ-100 (рис. 3.3). Они обеспечивают нагружение образца со скоростью 1±0,1 Н/с.

Рис. 3.2. Рычажный прибор Михаэлиса:

1 – плита-основание; 2 – образец; 3 – стойка; 4, 7 – рычаги; 5 – серьга; 6 – груз; 8 – консоль; 9 – сосуд с дробью; 10 – задвижка; 11 – ведерко; 12 – зуб задвижки; 13 – захват

Рис. 3.3. Машина МИИ-100:

1 – счетчик; 2 – тумблер; 3 – рычаг; 4 – захват; 5 – маховичок;

6 – станина; 7 – шкала; 8 – стрелка; 9 – амортизатор; 10 – контрольный груз; 11 – шайба; 12 – винт; 13 – коромысло

Истираемость строительных материалов определяется на кругах истирания марки ЛКИ-3 (рис. 3.4). Основной рабочий элемент машины – чугунный горизонтально вращающийся диск. При испытании к нему прижимается образец с определенным давлением, а на диск равномерно насыпается абразивный материал, способствующий истиранию образца. При стандартных параметрах испытания (путь истирания или число оборотов диска, количество циклов, вид и расход абразивного материала, давление на образец) определяется потеря массы образца на единицу площади истирания.

Рис. 3.4. Машина ЛКИ-3:

1 – счетчик оборотов; 2 – истирающий диск; 3 – груз; 4 – образец; 5 – шлифовальный порошок

Для испытания материалов на износ применяется полочный барабан (рис. 3.5), представляющий собой металлический горизонтально вращающийся цилиндр, внутри которого прикреплена стальная полка шириной 100 мм. Испытываемый материал вместе с чугунными шарами (до 11-12 шаров диаметром 48 мм), равными массе пробы, закладывается в барабан и вращается. Обычно испытанию на износ подлежат горные породы, из которых изготавливается крупный заполнитель для аэродромных и дорожных бетонов.

Рис. 3.5. Полочный барабан