Определение предела прочности при изгибе и сжатии

Основные предпосылки

Сущность метода испытания заключается в определении средних наибольших нагрузок, разрушающих стандартные образцы-балочки, изготовленные на однофракционном стандартном песке из цементного раствора определенного состава и стандартной консистенции (106-115 мм) в установленном возрасте.

Основная аппаратура

Мешалка для перемешивания цементного раствора (рис. 6.7), сферическая чаша, лопатка (см. рис. 6.2 и 6.3), штыковка (рис 6.8), разъемные формы с насадкой для изготовления образцов-балочек (рис. 5.5 и 6.9), встряхивающий столик и форма-конус (рис. 6.10), вибрационная площадка, прибор для испытания образцов-балочек на изгиб, пресс типа ПСУ-20 для определения предела прочности при сжатии, нажимные пластинки.

Рис. 6.7. Мешалка для перемешивания цементного раствора:

1 – чаша; 2 – шарнир; 3 – бегунок; 4 – зубчатое колесо; 5 – зубчатый венец; 6 – коническая шестерня

Рис. 6.8. Штыковка из нержавеющей стали

Продольные и поперечные стенки разъемных форм, не превышающие допускаемого износа, должны быть пронумерованы, плотно прилегать друг к другу и к поддону, не допускать вытекания цементного молока при вибрации.

Проведение испытания

Определение консистенции цементного раствора. Целью испытания является уточнение водоцементного отношения при изготовлении цементного раствора определенного состава и требуемой консистенции. Для этого отвешивают 1500±1 г однофракционного стандартного песка по ГОСТ 6139-2003 и 500±1 г цемента, всыпают их в сферическую чашу, предварительно протертую влажной тканью, и перемешивают в течение 1 мин лопаткой. Затем в смеси делают лунку, вливают 200±0,5 г воды () и через 30 с снова перемешивают 1 мин. Из сферической чаши раствор загружают в лабораторную растворомешалку, где окончательно перемешивают в течение 2,5 мин за 20 оборотов ее вращения.

Приготовленный раствор испытывают на встряхивающем столике, перед этим диск столика и внутреннюю поверхность конуса протирают влажной тканью. Форму-конус заполняют цементным раствором двумя равными по высоте слоями и уплотняют нажимами круглой металлической штыковки (нижний слой 15, верхний 10 раз). Избыток раствора удаляют протертым влажной тканью ножом с небольшим наклоном и заглаживают вровень с краями с некоторым нажимом. После центрирования форму-конус вертикально поднимают.

Рис. 6.9. Насадка к формам для изготовления цементных балочек

Рис. 6.10. Встряхивающий столик и форма-конус:

1 – чугунная станина; 2 – вал; 3 – кулачок; 4 – ось; 5 – диск столика; 6 – форма-конус; 7 – съемная воронка

Отформованный растворный конус встряхивают на столике 30 раз за 30±5 с, после чего штангенциркулем в двух взаимно перпендикулярных направлениях измеряют диаметр расплыва его нижнего основания и вычисляют среднее значение.

Если расплыв растворного конуса при окажется менее установленных стандартом пределов 106-115 мм, то увеличивают расход воды, доведя значение расплыва до 106-108 мм. Если он будет более 115 мм, то уменьшают количество воды, чтобы получить расплыв в пределах 113-115 мм.

Для цементного раствора, из которого изготавливают образцы-балочки, принимают водоцементное отношение, вычисленное с учетом корректировки расхода воды.

Изготовление образцов-балочек. Из цементного раствора, состав которого был уточнен при определении его консистенции, для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма).

Форму с насадкой, слегка смазанную внутри машинным маслом, а снаружи по стыкам тонким слоем густой смазки (например, солидолом), закрепляют в центре виброплощадки и плотно прижимают к плите (допускается симметричная установка двух форм при условии одновременного их заполнения).

Цементный раствор укладывают в формы слоем около 1 см, затем включают виброплощадку, имеющую реле времени и обеспечивающую амплитуду колебаний 0,35±0,03 мм и частоту 50_-3,3 Гц. В течение первых 2 мин вибрации все гнезда форм равномерно небольшими порциями заполняют раствором, при этом общее время вибрации должно составлять 3 мин. Избыток раствора удаляют протертым влажной тканью ножом под небольшим углом к поверхности, заглаживая ее с нажимом. Образцы маркируют.

Условия хранения образцов. Формы с образцами на 24±1 ч помещают в ванну с гидравлическим затвором или в шкаф, имеющий относительную влажность воздуха не менее 90%. Остальные 27 сут образцы хранят следующим образом: их осторожно извлекают из форм и укладывают в ванны с питьевой водой (температура 20±2⁰С) в горизонтальном положении, не допуская соприкосновения друг с другом. Вода должна покрывать верх образцов не менее чем на 2 см. Через 14 сут ее следует поменять. По истечении 28 сут образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин, насухо вытерев, подвергают испытанию.

Испытание образцов на изгиб. Образцы поочередно устанавливают на опорные элементы прибора так, чтобы его продольные противоположные грани, образованные стенками формы, находились в горизонтальном положении (см. рис. 3.6). Испытывают образцы в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору. При этом скорость нагружения должна быть 0,05±0,01 кН/с.

Предел прочности при изгибе вычисляют по среднему арифметическому значению нагрузки из двух наибольших результатов испытания трех образцов по формуле ,

которая может быть преобразована следующим образом:

Па,

где - среднее арифметическое значение разрушающей нагрузки из двух наибольших результатов, Н.

Испытания половинок образцов-балочек на сжатие. Полученные после определения прочности при изгибе шесть половинок балочек сразу же испытывают на сжатие. Их поочередно помещают между двумя нажимными пластинками для передачи нагрузки и центрируют на опорной плите пресса.

Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нарастания напряжений в образцах при сжатии 2,0±0,5 МПа/с.

Предел прочности при сжатии вычисляют по среднему арифметическому значению нагрузки:

Па,

где - среднее арифметическое значение нагрузки из четырех наибольших результатов испытаний шести образцов, Н;

А – рабочая площадь нажимной пластинки, А =2,5∙10^-3 м².

По результатам испытания образцов-балочек с учетом п. 6.8 делают заключение о гарантированной марке цемента.