Испытания кирпичных конструкций

Отбор кирпича, камней и раствора кладки производят из ненесущих (под окнами) или слабонагруженных элементов и конструкций. Для оценки прочности отбирают целые неповрежденные кирпичи и пластинки р-ра горизонтальных швов. Предел прочности при сжатии кирпича определяют на образцах, состоящих из двух целых кирпичей, или из 2 половинок. Допускается определять предел прочности при сжатии на половинах кирпича, полученных после испытания его на изгиб. Прочность р-ра определяется путем испытания кубиков с ребром 2-4 см, изготовленных из 2 пластинок, взятых из горизонтальны швов кладки. Склеивание при помощи тонкого слоя гипсового теста (1-2 мм).

Образцы испытывают в воздушно-сухом состоянии. При испытании кирпича испытуемый образец составляют из двух целых кирпичей, уложенных постелями друг на друга. При испытании камней в качестве образца используют один целый камень.

Подготовку опорных поверхностей изделий для приемо-сдаточных испытаний проводят шлифованием, для образцов из клинкерного кирпича применяют выравнивание цементным раствором; при арбитражных испытаниях кирпича и камня применяют шлифование, клинкерного кирпича - выравнивание цементным раствором, приготовленным по подразделу 2.6 ГОСТ 8462. Допускается при проведении приемо-сдаточных испытаний применять иные способы выравнивания опорных поверхностей образцов при условии наличия корреляционной связи между результатами, полученными при разных способах выравнивания, а также доступности проверки информации, являющейся основанием для такой связи.

Отклонение от плоскостности опорных поверхностей испытуемых образцов не должно превышать 0,1 мм на каждые 100 мм длины. Непараллельность опорных поверхностей испытуемых образцов (разность значений высоты, измеренной по четырем вертикальным ребрам) должна быть не более 2 мм.
Испытуемый образец измеряют по средним линиям опорных поверхностей с погрешностью до ±1 мм.

На боковые поверхности образца наносят осевые линии.
Проведение испытания

Образец устанавливают в центре опорной плиты машины для испытаний на сжатие, совмещая геометрические оси образца и плиты, и прижимают верхней плитой машины. При испытаниях нагрузка на образец должна возрастать следующим образом: до достижения примерно половины ожидаемого значения разрушающей нагрузки - произвольно, затем поддерживают такую скорость нагружения, чтобы разрушение образца произошло не ранее чем через 1 мин. Значение разрушающей нагрузки регистрируют.

 

Предел прочности при сжатии изделий , МПа (кгс/см ), вычисляют по формуле

, (3)

где - наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, Н (кгс);
- площадь поперечного сечения образца (без вычета площади пустот); вычисляют как среднеарифметическое значение площадей верхней и нижней поверхностей, мм (см ).
Значение предела прочности при сжатии образцов вычисляют с точностью до 0,1 МПа (1 кгс) как среднеарифметическое значение результатов испытаний установленного по 6.5 числа образцов.

Среднюю плотность, водопоглощение и морозостойкость (метод объемного замораживания) изделий определяют в соответствии с ГОСТ 7025.

Результат определения средней плотности изделий округляют до 10 кг/м .
Водопоглощение определяют при насыщении образцов водой температурой (20±5) °С при атмосферном давлении.

Морозостойкость определяют методом объемного замораживания. Оценку степени повреждений всех образцов проводят через каждые пять циклов замораживания и оттаивания.

Кислотостойкость клинкерного кирпича определяют в соответствии с ГОСТ 473.1.

Удельную эффективную активность естественных радионуклидов определяют поГОСТ 30108.

Коэффициент теплопроводности кладок определяют по ГОСТ 26254 со следующими дополнениями.

Коэффициент теплопроводности определяют экспериментально на фрагменте кладки, который с учетом растворных швов выполняют толщиной из одного тычкового и одного ложкового рядов кирпичей или камней. Кладку из укрупненных камней выполняют толщиной в один камень. Длина и высота кладки должны быть не менее 1,5 м (см. рисунок 2). Кладку выполняют на сложном растворе марки 50, средней плотности 1800 кг/м , состава 1,0:0,9:8,0 (цемент:известь:песок) по объему, на портландцементе марки 400 с осадкой конуса для полнотелых изделий 12-13 см, для пустотелых - 9 см. Допускается выполнение фрагмента кладки, отличной от указанной выше, с применением других растворов, состав которых указывают в протоколе испытаний.

Фрагмент кладки для определения коэффициента теплопроводности

а) Общий вид кладки

 

б) Примеры кладок в поперечном сечении
- толщина кладки; 1 - кладка из одинарного кирпича; 2 - кладка из утолщенного кирпича; 3 - кладка из камня

Фрагмент кладки из изделий со сквозными пустотами следует выполнять по технологии, исключающей заполнение пустот кладочным раствором, или с заполнением пустот раствором, о чем делается запись в протоколе испытаний. Кладку выполняют в проеме климатической камеры с устройством по контуру теплоизоляции из плитного утеплителя; термическое сопротивление теплоизоляции должно быть не менее 1,0 м ·°С/Вт. После изготовления фрагмента кладки его наружную и внутреннюю поверхности затирают штукатурным раствором толщиной не более 5 мм и плотностью, соответствующей плотности испытуемых изделий, но не более 1400 и не менее 800 кг/м .

Фрагмент кладки испытывают в два этапа:
- этап 1 - кладку выдерживают и подсушивают в течение не менее двух недель до влажности не более 6%;
- этап 2 - проводят дополнительную сушку кладки до влажности 1%-3%.

Влажность изделий в кладке определяют приборами неразрушающего контроля. Испытания в камере проводят при перепаде температур между внутренней и наружной поверхностями кладки 40 °С, температуре в теплой зоне камеры 18 °С - 20 °С, относительной влажности воздуха (40±5)%. Допускается сокращение времени выдержки кладки при условии обдува наружной поверхности и обогрева внутренней поверхности фрагмента трубчатыми электронагревателями (ТЭН), софитами и др. до температуры 35 °С - 40 °С.

Перед испытанием на наружной и внутренней поверхностях кладки в центральной зоне устанавливают не менее пяти термопар по действующему нормативному документу. Дополнительно на внутренней поверхности кладки устанавливают тепломеры по действующему нормативному документу. Термопары и тепломеры устанавливают так, чтобы они охватывали зоны поверхности ложкового и тычкового рядов кладки, а также горизонтального и вертикального растворных швов. Теплотехнические параметры фиксируют после наступления стационарного теплового состояния кладки не ранее чем через 72 ч после включения климатической камеры. Измерение параметров проводят не менее трех раз с интервалом 2-3 ч.

Для каждого тепломера и термопары определяют среднеарифметическое значение показаний за период наблюдений и . По результатам испытаний вычисляют средневзвешенные значения температуры наружной и внутренней поверхностей кладки , с учетом площади ложкового и тычкового измеряемых участков, а также вертикального и горизонтального участков растворных швов по формуле

, (4)

где - температура поверхности в точке , °С;
- площадь -го участка, м .
По результатам испытаний определяют термическое сопротивление кладки , м ·°С/Вт, с учетом фактической влажности во время испытаний по формуле
, (5)

где , °С;
- среднее значение плотности теплового потока через испытуемый фрагмент кладки, Вт/м .
По значению вычисляют эквивалентный коэффициент теплопроводности кладки , Вт/(м·°С), по формуле
, (6)

где - толщина кладки, м.
Строят график зависимости эквивалентного коэффициента теплопроводности от влажности кладки (см. рисунок 3) и определяют изменение значения на один процент влажности , Вт/(м·°С), по формуле
. (7)

График зависимости эквивалентного коэффициента теплопроводности от влажности кладки

Коэффициент теплопроводности кладки в сухом состоянии , Вт/(м·°С), вычисляют по формуле
(8)

или . (9)

За результат испытания принимают среднеарифметическое значение коэффициента теплопроводности кладки в сухом состоянии , Вт/(м·°С), вычисленное по формуле
.

Испытания стали

(Механические характеристики. Химический состав) исходными материалами для оценки качества стали являются рабочие чертежи и сертификаты качества на металл, действующие в период возведения объекта. При их отсутствии или при наличии повреждений, которые могли быть вызваны низким качеством стали, а также при изыскании резервов несущей спопобности отбирают пробы для лабораторных испытаний. Размеры принимаются по ГОСТу и согласовываются с испытательной лабораторией. Для исключения влияния нагрева и наклепа необходимо предусмотреть припуски, величина которых зависит от способа резки. При огневой резке 15-20 мм, при механической 1-3 мм. Для механических испытаний отбираются прямоугольные пробы 15х60 мм, толщиной более 3 мм, из которых потом на токарном станке изготавливаются стандартные образцы. Испытываются на растяжение на разрывной машине. Результатом испытаний будет диаграмма работы и численные значения предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения. Химический анализ производится газообъемным методом (сжигание стали), кулонометрическим, инфракрасной спектроскопии и методом фотоэлектрического спектрального анализа. В некоторых случаях для хим анализа необходимо брать не образцы, а мет.стружку (50 г). Сверление производится по всей толщине проката и, по возможности, по всему периметру сечения. Перед сверлением поверхность очистить до металлического блеска. Результатом хим аналаза является протокол, в котором приводится % содержание основных хим элементов, а также соответствующая марка стали. Зная хим состав можно оценить свариваемость стали

Заключение

Итак, испытания конструкций зданий и сооружений являются со­ставным элементом обследования, но по своей методологии, аппаратурно­му обеспечению и по методам обработки представляют самостоятельное направление экспериментальной механики. Существенное влияние на формирование методов и средств ис­пытания конструкций оказывает характер изменения внешних нагрузок, действующих на строительные конструкции, здания и сооружения. Здесь различают статические нагрузки, которые постоянны по значению или мед­ленно изменяются во времени, и динамические, быстро меняющиеся во времени.

Есть три основные задачи, которые решаются с помощью методов и средств испытания строительных конструкций, зда­ний и сооружений.

К первой задаче следует отнести определение теплофизических структурных, прочностных и деформационных свойств конструкционных материалов, а также выделение характера внешнего воздействия, передава­емого на конструкции.

Вторая задача связана с сопоставлением расчетных схем, усилий и перемещений в конструкции, которые определяются расчетным путем, с соответствующими усилиями и перемещениями, возникающими в реальной конструкции или её модели.

Третья задача - идентификация расчетных моделей, которая по­лучила развитие лишь в последние годы. Эта задача связана с синтезом расчетных схем, который основан на анализе результатов проведенных экс­периментальных исследований.

На основании анализа экспериментально полученных данных о внешних воздействиях и реакций системы (прогибы, деформации, скорости, ускорения) в рамках заданной расчетной модели выявляются ее параметры и оценивается ее эксплуатационная надежность, прочность, устойчивость, жесткость и трешиностойкость.

 

Рисунки

Рисунок 1ремонт и утепление фундаментов

Рисунок 2 Цементация фундаментов

Рисунок 3 Испытание кирпича

Рисунок 4 испытание кирпичной кладки

Рисунок 5 Установка для испытания высокопрочных болтов