Краткие теоретические сведения. Прочностьюматериала называется егоспособность, не разрушаясь, сопротивляться воздействию внешних нагрузок

Прочностью материала называется егоспособность, не разрушаясь, сопротивляться воздействию внешних нагрузок. В строительных материалах, подвергаемых воздействию нагрузок, возникают различные напряжения: сжатия, растяжения, изгиба, кручения, среза. В зависимости от условий работы в конструкциях их испытывают на прочность при сжатии, растяжении, изгибе и т. д. Требования по прочности к строительным материалам изложены в соответствующих нормативных документах (СНиП, ГОСТ, ТУ и т.п.).

Сжатию хорошо сопротивляются каменные материалы (гранит, бетон) и хуже (в 5 – 50 раз) – растяжению, изгибу, удару, поэтому их используют в конструкциях, работающих на сжатие.

Одновременно на сжатие, изгиб и растяжение хорошо работают металл и древесина.

Прочность строительных материалов характеризуется значением предела прочности R - напряжением в испытуемом образце материала в момент его разрушения.

Предел прочности при сжатии:

R_сж = Р/F, МПа (16)

 

где Р – разрушающая сила, Н;

F – площадь поперечного сечения образца до испытания, м².

Форма стандартных образцов (в виде куба, цилиндра, призмы), их размер, методика их изготовления и испытания указываются в ГОСТах на соответствующие материалы. Так, для оценки прочности бетона приняты образцы-кубы размером 150 х 150 х 150 мм.

Размеры и форму образцов строго выдерживают, т.к. они влияют на результат испытания. Например, у кубиков малых размеров предел прочности при сжатии меньше чем у кубиков больших размеров того же материала. При испытании кубов бетона размером 70 х 70 х 70 мм в соответствии с требованиями ГОСТ имеется коэффициент пересчета прочности образцов данного размера на прочность образцов стандартного размера (150 х 150 х 150 мм) к = 0,85, для образцов-кубов размером 100 х 100 х 100 мм - к = 0,95, для образцов-кубов размером 200 х 200 х 200 мм - к = 1,05.

На прочность материала влияет не только форма и размер образца, но и характер его поверхности и скорость приложения нагрузки. Результат получается завышенным при быстром нагружении образца. Поэтому, чтобы результаты прочности были правильными, необходимо строго следовать указаниям стандартов на методы испытания материалов.

Водостойкость - способность материала сохранять в той или иной мере свои прочностные свойства при увлажнении. Числовой характеристикой водостойкости служит так называемый коэффициент размягчения:

К_разм = R_нас / R_сух (17)

 

где R_нас и R_сух – предел прочности при сжатии соответственно водонасыщенного и сухого образцов материала, МПа.

К_разм = 0 …. 1

К водостойким относятся строительные материалы с К_разм ³ 0,8.

Материалы с К_разм < 0,8 в местах, подверженных систематическому увлажнению, применять не разрешается.

Ход работы

Бетонные или гипсовые образцы-кубы нумеруют (номер ставят на поверхности, которая была боковой при формировании), измеряют площадь занумерованной поверхности и заносят полученные значения в табл. 7. Образцы делят на две группы: № 1, 2, 3 и № 4, 5, 6. Образцы первой группы испытывают сухими, второй – помещают в воду перед испытанием на 10…15 мин в зависимости от размеров образца.

Сухие и влажные образцы помещают в пресс занумерованной (боковой) поверхностью вверх. Опускают плиту пресса до поверхности образца и нагружают. Момент разрушения определяют по остановке или началу обратного хода стрелки силоизмерителя визуально по появлению трещин на образце. Результаты испытаний образцов-кубов заносят в табл. 7.

Предел прочности при сжатии (МПа) рассчитывают по формуле

R_сж = Р_разр / F, (18)

где F – площадь поперечного сечения образца, м².

Таблица 7. - Результаты испытаний

Показатели	Образец
сухой	водонасыщенный
			сред-няя				сред-няя
Площадь поперечного сечения образца, см2 Разрушающая нагрузка Рразр, кг Предел прочности при сжатии, кг/см2 (МПа) Коэффициент размягчения, Кразм

 

По результатам испытаний сухих и водонасыщенных образцов определяют среднюю прочность гипсового камня в сухом и водонасыщенном состоянии и ее значение заносят в табл. 7.

Водостойкость испытуемого материала оценивают по коэффициенту размягчения:

К _разм = R _нас / R _сух, (19)

где R _нас - предел прочности в водонасыщенном состоянии, МПа;

R _сух - предел прочности в сухом состоянии, МПа.

По полученному значению К _разм делают вывод о водостойкости гипсового камня.

Контрольные вопросы

1. Что называется прочностью, пределом прочности?

2. Как определяется величина предела прочности?

3. Как определяется коэффициент размягчения и его значение?

 

 

Лабораторная работа № 4