В настоящее время при испытании строительных материалов используются прессы с большим диапазоном предельных нагрузок, которые не всегда технически целесообразны. В связи с этим необходимо пользоваться прессами, техническая и эксплуатационная характеристика которых наиболее полно соответствовала бы прочности бетона в образце и его размерам. (По данным А. П. Осокиной) уже выбран промышленный размерный ряд прессов, в основу которого положен ряд нагрузок, необходимых для испытаний стандартных образцов (черт. № 7).
Временное сопротивление бетона на сжатие определяют как отношение величины разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения образца и вычисляют по формуле.
черт. № 6. Схема гидравлического пресса:
1 — основание пресса; 2 — нижняя опора; 3 — колонна; 4 — неподвижная поперечина; 5 — передвижная поперечина; 6 — верхняя опора; 7 — тележка; « — пульт управления
Разрушающие нагрузки для кубов различной прочности
Следует отметить, что изменение величины масштабного коэффициента в зависимости от вида и прочности бетона, а также от формы и размеров образца, состояния его поверхности недостаточно изучено.
Исследованиями М. М. Протодьяконова, М. И. Койфмана и других ученых было установлено, что при определении прочности горных пород существует не один, а два масштабных эффекта — объемный и поверхностный. При испытании образцов оба масштабных эффекта действуют одновременно. Объемный масштабный эффект зависит от наличия в объеме образца различных дефектов — трещин, пор, неоднородностей и т. д., а поверхностный масштабный эффект — от изменения свойств поверхности образцов при их изготовлении и обработке.
Под действием объемного масштабного эффекта прочность образцов с увеличением их объема уменьшается, а под действием поверхностного масштабного эффекта прочность образцов с увеличением их объема возрастает.
Поскольку при испытании образцов оба эффекта действуют одновременно, то в зависимости от того, какой из них будет преобладающим, такой и вид примет суммарная кривая на графике зависимости прочности материала от изменения размеров образца (черт. № 8).
Среднюю прочность бетона на сжатие вычисляют с точностью до 1 кГ/см2 как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов, при условии, что наименьший результат испытания одного из трех образцов отличается от следующего показателя не более чем на 15%.
В случае если наименьший результат испытания отличается более чем на 15% от следующего большого показателя, вычисление предела прочности производят по двум наибольшим результатам.
черт. № 8. Кривые, характеризующие масштабный эффект :
1 - объемный масштабный эффект; 2 — комбинация объемного и поверхностного масштабных эффектов; 3 — поверхностный масштабный эффект
Все результаты испытаний образцов фиксируются в специальной ведомости, где указывается количество и марка образцов, вид цемента и заполнителей, состав бетона, способ его формования, условия твердения, состояние поверхности образцов, а также величина разрушающей нагрузки и временное сопротивление сжатию каждого образца. Кроме этого, в ведомости испытаний отмечается наличие всех обнаруженных дефектов как на поверхности (раковины, неровности), так и внутри образца после разрушения (слабые зерна заполнителя и др.).
Ускоренные испытания образцов. В Лондонском университете разработана методика ускоренных испытаний прочности бетона на сжатие. По этой методике бетонные образцы после их изготовления выдерживаются 0,5 ч, затем помещаются в печь с терморегулятором и подогреваются до температуры несколько меньшей температуры кипения воды. Во избежание испарения воды из бетона, образцы изготовляются в чугунных формах с металлическими крышками.
После термообработки, которая длится 6 ч, образцы остывают в течение 0,5 ч и испытываются обычным способом.
Для перехода от полученных результатов -к результатам прочности через 7 и 28 дней нормального твердения пользуются корреляционными кривыми (черт. № 9).
Во Франции, в институте испытаний конструкций и экономики строительства, разработан ускоренный метод испытания бетона, заключающийся в том, что прочность бетона в 28-суточном возрасте определяется по прочности образцов-цилиндров, испытанных через 4 ч после их изготовления. Образцы уплотняют вибрированием и подвергают тепловой обработке в герметически закрытых формах в течение 3 ч. После испытания величину переводного коэффициента подсчитывают по формуле.
черт. № 9. Корреляционные кривые для перехода от прочности бетона, полученной методом ускоренных испытаний, к прочности стандартных испытаний: 1 — в возрасте 28 дней; 2 — в возрасте 7 дней
Прочность бетона на сжатие в возрасте 28 сут., твердеющего в нормальных условиях, определяют по графику (черт. № 10).
В Дании определение прочности бетона ускоренным методом производится в течение 2 ч на образцах-цилиндрах размером 100×200 мм. Герметически закрытые формы с образцами после уплотнения вибрированием погружают в металлический бак, наполненный водой с температурой 65°. Затем бак закрывается крышкой, в течение 20 мин вода доводится до кипения и поддерживается в кипящем состоянии до 2 ч с момента погружения образцов. После этого образцы освобождают от форм и испытывают на сжатие. Прочность бетона в 28-суточном возрасте определяется по формуле
Следует отметить, что прогнозирование прочности бетона 28-суточного возраста посредством ускоренного испытания образцов является приближенным и должно проверяться экспериментально для каждого конкретного случая.
На прочность бетона при испытании его в раннем возрасте оказывают влияние размер и форма испытуемых образцов, возраст бетона, среда выдерживания образцов до их испытания, время выдержки до тепловой обработки, максимальная температура термообработки, время охлаждения перед испытанием и другие факторы. Кроме этого, величина перечисленных факторов может изменяться в зависимости от вида применяемого цемента, наличия добавок и марки бетона.
В связи с этим, методика проведения ускоренных испытаний может быть весьма разнообразна.
