Техника и методика эксперимента

Сущность метода заключается в испытании образцов на сжатие и изгиб до разрушения и определении предела прочности.

Испытание проводят на образцах правильной геометрической формы, размеры которых зависят от вида и пористости испытуемого материала и должны соответствовать стандартам на конкретные материалы и изделия.

Стандартные образцы для испытаний и их типоразмеры приведены в табл. 3.

Для испытания образцов на сжатие и изгиб применяются гидравлические прессы и универсальные испытательные машины.

Таблица 3

Образец	Эскиз	Расчетная формула	Материал	Размер стандартного образца, см
Куб			Бетон Раствор Природный камень	15 х 15 х 15 7,07х7,07х7,07 5 х 5 х 5 10 х 10 х 10 15 х 15 х 15 20 х 20 х 20
Цилиндр			Бетон Природный камень	d = 15; h = 30 d = h = 5, 7, 10,15
Призма			Бетон Древесина	а = 10;15;20 h = 40;60;80 a = 2; h = 3
Составной образец			Кирпич	а = 12; b = 12,3; h = 3
Половинка образца призмы			Цемент Гипс	а = 4; S = 25 cм2

При испытании на изгиб схемы прикладываемых усилий на образцы могут быть различными, и основные из них приведены в таблице 4.

Таблица 4

Образец	Схема испытания	Расчетная формула	Материал	Размер стандартного образца, см
Призма, кирпич в натуре			Цемент Кирпич	4 х 4 х 16 12 х 6,5 х 25
Призма			Бетон Древесина	15 х 15 х 60 2 х 2 х 30

Количество образцов, подлежащих испытании, устанавливается действующими стандартами на конкретные материалы и изделия, но должно быть не менее трех.

Перед испытанием образцы подвергают осмотру и обмеру. Измерения производят с погрешностью не более 1 мм. Каждый линейный размер образца-куба вычисляют как среднее арифметическое результатов трех измерений: двух параллельных ребер, лежащих в плоскости одной грани, и средней прямой, лежащей между этими ребрами. Диаметр цилиндра измеряют в каждом торце по двум взаимно перпендикулярным направлениям и величину его принимают как среднее арифметическое результатов четырех измерений. Высоту образцов - балочек определяют как среднее арифметическое двух измерений боковых граней, ширину образцов – как среднее арифметическое двух измерений верхней и нижней граней.

При испытании на сжатие из слоистых пород направление нагрузки должно быть перпендикулярно направлению слоев. Образец устанавливают в центре опорной плиты и прижимают верхней плитой пресса, которая должна плотно прилегать по всей верхней грани образца.

Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20 … 60 с после начала испытания.

Величина разрушающей нагрузки должна составлять не менее 10 % предельно развиваемого прессом усилия.

Предел прочности при сжатии R_сж отдельного образца вычисляют по формуле

,

где Р - наибольшая сжимающая нагрузка, установленная при испытании

образца, Н (кгс);

F - площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее

арифметическое площадей верхней и нижней граней, м² (см²).

При испытании на изгиб образцы укладывают на опоры. Нагрузку на образец передают непрерывно и равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение не ранее, чем через 20 с после начала испытания.

Предел прочности при изгибе R_изг отдельного образца вычисляют по формуле:

- при одной сосредоточенной нагрузке, приложенной посередине пролета

,

- при двух сосредоточенных нагрузках, расположенных симметрично оси пролета

,

где Р – наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, Н

(кгс);

l - расстояние между осями опор, м (см);

b - ширина образца, м (см);

h - высота образца посередине пролета, м (см).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

З а д а н и е 1

Определение предела прочности при сжатии

О б о р у д о в а н и е и п р и н а д л е ж н о с т и.

Гидравлический пресс;

Измерительная линейка.

1. Обмерить образец.

2. Установить образец по центру опорной плиты пресса.

3. Опустить верхнюю плиту пресса на образец.

4. Включить насос пресса и дать на образец нагрузку, следя за скоростью ее нарастания.

5. Зафиксировать нагрузку в момент разрушения образца.

З а д а н и е 2

Определение предела прочности при изгибе

О б о р у д о в а н и е и п р и н а д л е ж н о с т и.

Гидравлический пресс, позволяющий регистрировать величину разрушающей нагрузки с погрешностью не более 100 Н (10 кгс);

Измерительная металлическая линейка;

Приспособление для испытания, состоящее из подвижного и неподвижного опорных катков и катка для передачи нагрузки от пресса на образец. Диаметр катков – не более 20 мм, длина катке – не менее ширины образца.

1. Обмерить образец.

2. Уложить плашмя образец на опорные катки.

3. Установить каток для передачи нагрузки посередине пролета.

4. Опустить верхнюю плиту пресса на каток.

5. Включить насос пресса и дать на образец нагрузку, следя за скоростью ее нарастания.

6. Зафиксировать нагрузку в момент разрушения образца.