Испытание цементных балочек на изгиб и сжатие
1. Приготовление стандартного цементно-песчаного раствора рабочей консистенции.
Методика и оборудование: раствор для испытания готовят в соотношении: Ц : П = 1:3 (по массе), где Ц – цемент, П – песок.. Используют стандартный песок, отвечающий требованиям ГОСТ 6139-91. Первоначально количество воды (В) берут из расчета водоцементного отношения В/Ц = 0,4. В дальнейшем количество воды корректируют по консистенции полученного раствора. Для определения консистенции раствора используют форму-конус .
Проведение испытания:
Для приготовления раствора отвешивают 500 г цемента и 1500 г песка. После перемешивания в сферической чаше круглым шпателем в течение 1 мин добавляют 200 г воды и перемешивают еще 5 минут.
Приготовленный раствор укладывают в форму в два приема (слоями равной толщины). Каждый слой уплотняют штыковкой диаметром 20 мм. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний – 10 раз. Далее снимают насадку, излишки раствора срезают ножом и осторожно снимают форму конус.
Полученный конус цементного раствора встряхивают 30 раз за 30 секунд. Затем штангенциркулем или линейкой измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. При нормальной консистенции расплыв должен быть в пределах 106… 115 мм.
2. Изготовление образцов балочек из приготовленного раствора.
Стандартные разъемные формы рассчитаны на три образца в виде параллелепипеда ("балочки") размером 4 х 4 х 16 см. Перед заполнением раствором внутреннюю поверхность форм протирают машинным маслом. Формы заполняют раствором равномерно (все три гнезда), в несколько при-емов, уплотняют на вибростоле. Общее время уплотнения 3 минуты. По окончании уплотнения срезают излишек раствора ножом.
3. Твердение балочек в нормальных условиях
Форму с балочками сутки хранят во влажной атмосфере при комнатной температуре. Через сутки балочки освобождают от формы и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой так, чтобы они не соприкасались друг с другом. Воду, которая должна покрывать образцы не менее, чем на 2 см, меняют через 14 суток. Температура воды весь срок хранения должна составлять 20±2 ºС.
По истечении срока хранения (через 28 суток для обычного портландцемента) образцы извлекают из воды и не позднее, чем через 1 час подвергают испытанию.
4. Испытание балочек на изгиб.
Определение предела прочности цементных образцов при изгибе проводится на машинах, позволяющих проводить нагружение со скоростью 40… 60 Н/с. и фиксировать разрушающую нагрузку с точностью до 50… 100 Н. (5… 10 кгс). На рисунке показано расположение балочки на опорных элементах при данном испытании. Испытание повторяется на каждой из трех балочек.
5. Испытание половинок балочек на сжатие.
После предыдущего испытания получается шесть половинок балочек (с неровным сколом в месте разрушения и одной гладкой торцевой гранью). Схема испытания:
Испытание на сжатие. а – пластинки, б – схема испытания. 1 – пластинки, 2, 4 – плиты пресса, 3 – образец (половинка балочки)
Половинку балочки 3 помещают между двумя пластинками 1 таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к боковым стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к гладкой торцевой грани образца.
Испытание цементных балочек на изгиб и сжатие
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ И СЖАТИИ
Cements. Мethods of bending and compression strength determination
Дата введения 1983-07-01
1. РАЗРАБОТАН Министерством промышленности строительных материалов СССР
Государственным комитетом СССР по делам строительства
Министерством энергетики и электрификации СССР
ВНЕСЕН Министерством промышленности строительных материалов СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 21.08.81 N 151
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
5. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в августе 1984 г., мае 1990 г. (ИУС 1-85, 9-90)
Настоящий стандарт распространяется на цементы всех видов и устанавливает методы их испытаний для определения предела прочности при изгибе и сжатии.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Мешалка для перемешивания цементного раствора.
Встряхивающий столик и форма-конус.
Формы для изготовления образцов-балочек.
Насадка к формам.
Прибор для испытания на изгиб образцов-балочек.
Пресс для определения предела прочности при сжатии.
Пластинки для передачи нагрузки.
1.1. Мешалка для перемешивания цементного раствора
1а. Для перемешивания цементного раствора применяют лопастную мешалку. Ее схема, взаимное расположение, размеры и предельные отклонения размеров лопастей и чаши приведены на черт.1а.
В систему лопастей входят две активные (ведущая и ведомая) и одна пассивная (лопасть-скребок). Все три лопасти совершают планетарное вращение относительно оси чаши, а активные лопасти, кроме того, вращаются вокруг собственных осей во встречных направлениях.
Частота вращения лопастей составляет, мин:
Схема мешалки для перемешивания цементного раствора
_______________
* Предельно допустимый размер при износе.
1 - чаша; 2 - ведомая лопасть; 3 - ведущая лопасть; 4 - лопасть-скребок
Лопасть-скребок должна соприкасаться с поверхностью чаши.
Рабочие части лопастей могут быть защищены сменными протекторами, в качестве которых используют трубки из резины или других эластичных, износостойких и коррозионно-стойких в среде цементного раствора материалов.
Для перемешивания цементного раствора допускается применять бегунковую мешалку.
Схема бегунковой мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на черт.1.
Мешалка для перемешивания цементного раствора
__________
* 7 мм при износе.
1 - основание; 2 - чаша; 3 - ось чаши; 4 - ось бегунка; 5 - бегунок
Масса деталей мешалки, допустимые отклонения при изготовлении и износе должны соответствовать указанным в таблице.
Предельная масса, допускаемая при
1. Бегунок с шестеренкой без оси
2. Бегунок с шестеренкой и осью
Частота вращения чаши должна быть (8±0,5) мин, а валика мешалки - (72±5) мин. Число оборотов чаши мешалки при перемешивании каждой пробы должно быть 20, после чего мешалка автоматически отключается.
1.2. Чаша и лопатка - по ГОСТ 310.3 (при использовании бегунковой мешалки).
1.1, 1.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).
1.3. Встряхивающий столик и форма-конус
Конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10±0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть (3500±100) г при изготовлении.
Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.
Пример конструкции столика приведен на черт.2. При помощи кулачка 1, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается на заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду - станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью.
Встряхивающий столик и форма-конус
* Для испытания цемента с расплывом конуса более 200 мм применяют диск диаметром 300 мм. Указанный допуск - для изготовления.
1 - кулачок; 2 - диск; 3 - шток; 4 - станина; 5 - форма-конус с центрирующим устройством; 6 - насадка
Столик должен быть установлен горизонтально и закреплен на фундаменте либо на металлической плите массой не менее 30 кг. Отклонение от горизонтальности рабочей поверхности диска столика не должно превышать 1 мм на диаметр 200 мм.
Форму-конус с центрирующим устройством 5, обеспечивающим точную установку формы на диске столика и предохраняющим ее от смещения в процессе штыкования раствора, и насадку 6 изготовляют из коррозионно-стойких материалов; их основные размеры приведены на черт.2.
Эксцентриситет установки формы-конуса с центрирующим устройством относительно оси столика не должен быть более 1 мм при изготовлении.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
1.4. Штыковка (черт.3) для уплотнения раствора в форме-конусе должна быть изготовлена из стали с твердостью не менее 45 .
Штыковка
1 - стержень; 2 - рукоятка
Масса штыковки составляет (350±20) г.
Рукоятку рекомендуется изготовлять из неметаллического малогигроскопичного материала.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1.5. Разъемные формы для образцов-балочек (черт.4) изготовляют из материалов, удовлетворяющих условиям их эксплуатации и обеспечивающих жесткость форм и стабильность размеров образцов.
Продольные и поперечные стенки формы должны при закреплении плотно прилегать друг к другу и к поддону, не допуская при изготовлении образцов вытекания воды из формы.
Пределы допускаемого износа стенок форм - не более 0,2 мм по ширине и высоте.
1. АППАРАТУРА
1а. Для перемешивания цементного раствора применяют лопастную мешалку. Ее схема, взаимное расположение, размеры и предельные отклонения размеров лопастей и чаши приведены на черт. 1а.
В систему лопастей входят две активные (ведущая и ведомая) и одна пассивная (лопасть-скребок). Все три лопасти совершают планетарное вращение относительно оси чаши, а активные лопасти, кроме того, вращаются вокруг собственных осей во встречных направлениях.
Частота вращения лопастей составляет, мин -1 :
Схема мешалки для перемешивания цементного раствора
* Предельно допустимый размер при износе.
1 - чаша; 2 - ведомая лопасть; 3 - ведущая лопасть; 4 - лопасть-скребок
Лопасть-скребок должна соприкасаться с поверхностью чаши.
Рабочие части лопастей могут быть защищены сменными протекторами, в качестве которых используют трубки из резины или других эластичных, износостойких и коррозионно-стойких в среде цементного раствора материалов.
Для перемешивания цементного раствора допускается применять бегунковую мешалку.
Схема бегунковой мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на черт. 1.
Мешалка для перемешивания цементного раствора
* 7 мм при износе.
1 - основание; 2 - чаша; 3 - ось чаши; 4 - ось бегунка; 5 - бегунок
Масса деталей мешалки, допустимые отклонения при изготовлении и износе должны соответствовать указанным в таблице.
Предельная масса, допускаемая при
1. Бегунок с шестеренкой без оси
2. Бегунок с шестеренкой и осью
Частота вращения чаши должна быть (8 ± 0,5) мин -1 , а валика мешалки - (72 ± 5) мин -1 . Число оборотов чаши мешалки при перемешивании каждой пробы должно быть 20, после чего мешалка автоматически отключается.
1.2. Чаша и лопатка - по ГОСТ 310.3 (при использовании бегунковой мешалки).
1.1, 1.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).
1.3. Встряхивающий столик и форма-конус
Конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10 ± 0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть (3500 ± 100) г при изготовлении.
Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.
Пример конструкции столика приведен на черт. 2. При помощи кулачка 1, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается на заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду - станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью.
Встряхивающий столик и форма-конус
* Для испытания цемента с расплывом конуса более 200 мм применяют диск диаметром 300 мм. Указанный допуск - для изготовления.
1 - кулачок; 2 - диск; 3 - шток; 4 - станина; 5 - форма-конус с центрирующим устройством; 6 - насадка
Столик должен быть установлен горизонтально и закреплен на фундаменте либо на металлической плите массой не менее 30 кг. Отклонение от горизонтальности рабочей поверхности диска столика не должно превышать 1 мм на диаметр 200 мм.
Форму-конус с центрирующим устройством 5, обеспечивающим точную установку формы на диске столика и предохраняющим ее от смещения в процессе штыкования раствора, и насадку 6 изготовляют из коррозионно-стойких материалов; их основные размеры приведены на черт. 2.
Эксцентриситет установки формы-конуса с центрирующим устройством относительно оси столика не должен быть более 1 мм при изготовлении.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
1.4. Штыковка (черт. 3) для уплотнения раствора в форме-конусе должна быть изготовлена из стали с твердостью не менее 45 HRC3.
1 - стержень; 2 - рукоятка
Масса штыковки составляет (350 ± 20) г.
Рукоятку рекомендуется изготовлять из неметаллического малогигроскопичного материала.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
1.5. Разъемные формы для образцов-балочек (черт. 4) изготовляют из материалов, удовлетворяющих условиям их эксплуатации и обеспечивающих жесткость форм и стабильность размеров образцов.
Продольные и поперечные стенки формы должны при закреплении плотно прилегать друг к другу и к поддону, не допуская при изготовлении образцов вытекания воды из формы.
Пределы допускаемого износа стенок форм - не более 0,2 мм по ширине и высоте.
Формы для изготовления образцов-балочек
* Допуск для изготовления формы
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
1.5.1. Устройства, используемые для разъема и чистки форм, должны обеспечивать выполнение соответствующей операции без повреждения образцов и деталей формы.
1.6. Насадка к формам балочек (черт. 5 ) должна обеспечивать плотное прижатие стенок формы к ее основанию и формы в целом к столу вибрационной площадки.
Окно насадки по размерам должно соответствовать внутреннему контуру формы.
Допускается применять насадку с разделительными перегородками.
Насадка к формам балочек
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
1.7. Вибрационная площадка для уплотнения цементного раствора в формах балочек должна иметь вертикальные колебания с амплитудой (0,35 ± 0,03) мм, частотой колебаний 3000-200 в минуту и быть укомплектована реле времени.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.8. Прибор для испытания на изгиб
Для испытания образцов балочек на изгиб могут быть использованы приборы любой конструкции, удовлетворяющие следующим требованиям.
Средняя скорость нарастания испытательной нагрузки на образец должна быть (0,05 ± 0,01) кН/с [0,12 ± 0,02) МПа/с в пересчете на единицу площади приведенного сечения балочки]. Захват для установки образца должен быть снабжен цилиндрическими элементами, изготовленными из стали твердостью 56. 61 HRCэ.
Нижние опорные элементы должны иметь возможности поворота относительно горизонтальной оси, лежащей на нижней опорной плоскости образца и являющейся осью ее продольной симметрии.
Схема расположения образца на опорных элементах, их форма, размеры и взаимное расположение приведены на черт. 6.
Схема расположения образца на опорных элементах
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
Для компенсации пространственного отклонения от параллельности опорных граней образца пресс должен иметь подвижную шаровую опору. Допускается применять шаровые опоры любой конструкции, обеспечивающей возможность проведения поверки пресса. Пресс должен быть снабжен приспособлением для центрированной установки нажимных пластинок, передающих нагрузку на образец.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.9.1. (Исключен, Изм. № 1).
1.10. Нажимные пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек должны быть изготовлены из стали твердостью 56. 61 HRCэ. Форма и размеры пластинки приведены на черт. 7.
Пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек
При наличии приспособлений, обеспечивающих фиксацию пластинок на верхней и нижней опорных плитах пресса в отцентрированном и совпадающем при прижиме по периметру рабочих плоскостей положении, их допускается изготовлять без упоров. При этом взаимное смещение вертикальных граней пластин не должно быть более 0,5 мм, а на расстоянии 3 +1,5 мм от одной из торцевых граней нижней или верхней пластинки должен находиться упор, определяющий положение балочки и не препятствующий деформациям образца при испытании.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
1.11. Конструкция пропарочной камеры должна обеспечивать создание в ней среды насыщенного пара заданной температуры.
1.12. Порядок поверки аппаратуры приведен в приложении 2.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
2.1.1. Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г нормального песка (по ГОСТ 6139), 500 и 200 г воды (В/Ц = 0,40). Компоненты загружают в предварительно протертую влажной тканью чашу лопастной мешалки в следующей последовательности: песок, вода, цемент. Чашу устанавливают на мешалку и перемешивают в течение (120 ± 10) с.
При использовании бегунковой мешалки песок и цемент высыпают в предварительно протертую мокрой тканью сферическую чашу и перемешивают лопатой в течение 1 мин.
Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин.
2.1.1.1. При применении бегунковой мешалки допускается перемешивать цемент и песок до и после приливания воды в мешалках, обеспечивающих хорошее перемешивание раствора и не изменяющих зерновой состав песка.
2.1.3. Форму-конус с центрирующим устройством устанавливают на диск встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.
2.1.1 - 2.1.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).
2.1.4. По окончании перемешивания заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз.
После уплотнения верхнего слоя избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к торцевой поверхности конуса, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении. Нож предварительно протирают влажной тканью.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106 - 115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.
На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2.2. Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы-балочки из цементного раствора, приготовленного как указано в пп. 2.1.1 и 2.1.2, с В/Ц = 0,40 и консистенцией, характеризуемой расплывом конуса 106 - 115 мм. Если при В/Ц = 0,40 расплыв конуса менее 106 или более 115 мм, образцы изготовляют при водоцементном отношении, определенном по п. 2.1.5.
2.2.3. Для каждого установленного срока испытаний изготовляют по три образца (одна форма).
2.2.4. Для уплотнения раствора форму балочек с насадкой, подготовленную по п. 2.2.1, закрепляют в центре виброплощадки, плотно прижимая ее к плите. Допускается устанавливать две формы, симметрично расположенные относительно центра виброплощадки, при условии одновременного их заполнения.
Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают вибрационную площадку. В течение первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки и избыток раствора удаляют ножом, расположенным под небольшим углом к поверхности укладки, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями формы. Образцы маркируют. Нож предварительно должен быть протерт влажной тканью.
2.2.4, 2.2.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2.6. По истечении времени хранения, указанного в п. 2.2.5, образцы осторожно расформовывают и укладывают в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.
Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. Воду меняют через каждые 14 сут. Температура воды при замене должна быть (20 ± 2) °С, как и при хранении образцов.
2.2.6.1. Образцы, имеющие через (24 ± 1) ч прочность, недостаточную для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из формы через (48 ± 2) ч, указывая этот срок в рабочем журнале.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2.7. По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть вытерты.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2.2.8. Определение предела прочности при изгибе
Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Схема расположения образца на опорных элементах показана на черт. 6. Образцы испытывают в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору.
2.2.9. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.
2.2.10. Определение предела прочности при сжатии
Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца (черт. 8). Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0 ± 0,5) МПа/с. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.
Положение образца между нажимными пластинками при испытании на сжатие
1 - нижняя плита пресса; 2 - пластинки; 3 - верхняя плита пресса
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2.11. Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в см 2 ), т. е. на 25 см 2 .
2.2.12. Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания шести образцов.
2.3. Определение прочности цемента при пропаривают
2.3.1. Образцы для определения прочности цемента при пропаривании изготовляют в соответствии с пп. 2.1 и 2.2. Для предохранения поверхности образца от попадания конденсата формы накрывают пластинами, выполненными из коррозионно-стойких материалов и не оказывающими давления на образцы. Формы с образцами помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение (120 ± 10) мин при температуре (20 ± 3) ºС (при отключенном подогреве).
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2.3.2. Пропарку ведут по следующему режиму:
- равномерный подъем температуры до (85 ± 5) ºС . (180 ± 10) мин
- изотермический прогрев при температуре (85 ± 5) ºС . (360 ± 10) мин
- остывание образцов при отключенном подогреве . (120 ± 10) мин.
Затем открывают крышку камеры.
2.3.3. Через (24 ± 2) ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают в соответствии с п. 2.2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. (Исключено, Изм. № 2).
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное
ПОВЕРКА АППАРАТУРЫ
1. Поверке подлежат:
- мешалка для перемешивания цементного раствора;
- встряхивающий столик и форма-конус;
- формы для изготовления образцов-балочек;
- прибор для определения предела прочности образцов при изгибе;
- пресс для определения предела прочности образцов при сжатии;
- пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек.
2. Поверку проводят в соответствии с утвержденными инструкциями с периодичностью не реже одного раза в год.
3. Поверяемые параметры аппаратуры приведены в таблице.
Поверяемый узел или деталь
1. Мешалка лопастная для перемешивания цементного
Лопасти активные (без протекторов)
Диаметр описанной окружности, размеры сторон сечения
Лопасть пассивная (без протектора)
Размеры сторон сечения, длина горизонтальной части
2. Мешалка бегунковая для перемешивания цементного раствора
Ось с бегунком в сборе
Диаметр, ширина, радиус закругления
Диаметр вписанного круга (в профиле чаши)
Механизм в сборе
Частота вращения чаши в минуту, частота вращения бегунка в минуту, зазор между дном чаши и нижней точкой поверхности бегунка, расстояние от центра вращения чаши до средней вертикальной плоскости бегунка
3. Встряхивающий столик
Механизм в целом
Высота подъема падающих частей, полное число встряхиваний за рабочий цикл (для автоматических столиков), отклонение от горизонтальности рабочей поверхности диска
4. Форма-конус с центрирующим устройством
Размеры рабочей части
6. Форма для изготовления образцов-балочек
Внутренние размеры, параллельность стенок
7. Вибрационная площадка
8. Прибор для определения предела прочности при изгибе
Опорные и передающие нагрузку элементы
Размеры элементов и их взаимное расположение
Точность воспроизведения нагрузок
9. Пресс для определения предела прочности при сжатии
Точность воспроизведения нагрузок
10. Пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов-балочек
Состояние рабочей поверхности, размеры, плоскостность рабочей поверхности, перпендикулярность боковых граней
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. (Измененная редакция, Изм. № 2).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН Министерством промышленности строительных материалов СССР Государственным комитетом СССР по делам строительства Министерством энергетики и электрификации СССР
ВНЕСЕН Министерством промышленности строительных материалов СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 21.08.81 № 151
Испытание цементных балочек на изгиб и сжатие
Под действием внешних сил любое твердое тело может перемещаться в пространстве, деформироваться (т. е. изменять свои формы и размеры) или одновременно перемещаться и деформироваться.
Если тело деформировалось, то в нем возникают внутренние силы сопротивления, стремящиеся вернуть ему первоначальную форму. Существование внутренних сил обусловлено сцеплением отдельных частиц, составляющих тело. При определенных величинах внешних сил внутренние силы сопротивления возрастают настолько, что преодолевают силу сцепления частиц, и тело разрушается на части.
Способность материалов сопротивляться внутренним силам, возникающим под действием внешней нагрузки, называется прочностью. Цементный камень, образовавшийся в результате затвердевания цементного теста, обладает прочностью. В момент разрушения образцов напряжения достигают наибольших значений. Эти напряжения называются пределом прочности.
Прочность бетонов при сжатии и изгибе определяется прочностью цементного камня. Поэтому ЕN 196-1 предусматривают испытания цементных образцов на эти виды усилий. Согласно ЕN 196-1, прочность цементов при сжатии и изгибе характеризуется соответствующими пределами прочности образцов из цементного раствора определенного состава, имеющих форму прямоугольной призмы с размерами 40 х 40 х 160 мм, изготовленных и испытанных по стандартной методике.
Предел прочности при изгибе определяют испытанием образцов-призм (балочек) на изгиб, а предел прочности при сжатии — испытанием половинок этих образцов-балочек на сжатие. При испытании образцов на изгиб в цементной балочке возникает сложное напряженное состояние, при котором в верхней части сечения развиваются напряжения сжатия, а в нижней - растяжения.
Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 суток, изготовленных, твердевших и испытанных по стандарту, называется активностью цемента. Активность (прочность) цемента положена в основу классификации его на марки. Марка цемента является основной технической характеристикой цемента. Она необходима при расчете и назначении составов бетонов и растворов.
2. Сущность испытания
Испытание на изгиб:
Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний образцов из раствора или с использованием специального приспособления, вставляемого в пресс. Машина для испытаний на изгиб должна обладать диапазоном нагружения до 10 кН с точностью до ±1,0 % приложенного усилия и скоростью нагружения образцов 50±10 Н/сек.
При нагружении образцов опоры и верхняя часть должны иметь круглую форму диаметром 10,0±0,5 мм, а расстояние между нижними опорами — 100±0,5 мм. Длина опорных элементов — от 45 до 50 мм.
Схематически нагружение образца при определении прочности на изгиб осуществляется по приведенной схеме (рис. 1):
Предел прочности образца при изгибе Rf вычисляется по следующей формуле:
Рис. 1. Схема расположения цементной балочки на опорных элементах
Rƒ — предел прочности при изгибе (в МПа);
b — ширина поперечного сечения призмы (в мм);
Fƒ — максимальная нагрузка, предшествующая моменту разрушения образца (в ньютонах);
l — расстояние между опорными элементами (в мм).
Испытание на изгиб проводится до разрушения образца на две половинки (рис. 2).
Испытание на сжатие:
Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний половинок образцов из раствора с фиксированной площадью 1600 мм2. Результаты представляются в МПа (соответствует Н/мм2). Усилие прилагается вертикально до момента разрушения.
Визуально это выглядит следующим образом (рис. 3):
Предел прочности образца на сжатие Rс вычисляется по следующей формуле:
где:
Rс — предел прочности на сжатие (в мегаПаскалях);
Fс — максимальное усилие, предшествующее разрушению образца;
1600 — площадь накладных пластин, (40х40 мм) мм2.
3. Средства контроля и вспомогательное оборудование
Различные комбинированные машины для испытаний на сжатие и изгиб с диапазоном измерений до 200 кН выполнены в соответствии с EN 196–1 (рис. 5, 6, 7 и 12).
4. Подготовка и проведение испытания
После выдержки образцов в воде их вынимают из ванны (рис. 6), просушивают, после чего они готовы к проведению испытаний. Возраст образцов определяется со времени затворения цемента водой. Испытания цементных призмочек, согласно EN 196–1, проводятся в следующем «возрасте» и со следующими возможными отклонениями по времени их испытания:
Рис. 2. Цементная балочка перед испытанием на изгиб
Рис. 3. Цементная балочка после испытанием на изгиб
Рис. 4. Половинка цементной балочки перед испытанием на сжатие
Рис. 5. Комбинированная испытательная машина на сжатие и изгиб с представлением результатов измерений на циферблате с диапазоном 200/10 кН
Рис. 6. Комбинированная испытательная машина на сжатие и изгиб с представлением результатов измерений в цифромом виде и диапазоном 200/10 кН
Рис. 7. Комбинированная испытательная машина на сжатие и изгиб с представлением результатов измерений в цифромом виде, автоматически регулируемым линейным возрастанием нагрузки и диапазоном 200/10 кН
Чаще всего цементные балочки испытывают через 2, 7 и 28 суток (рис. 8).
Испытания на сжатие образцов из цементного раствора проводятся в следующем порядке:
1. Для испытаний на сжатие чаще всего берут половинки образцов, полученные после испытания на изгиб. Как правило, испытывают 6 половинок от предыдущих испытаний на изгиб трех балочек. До испытаний образцы могут храниться в емкостях с водой, а непосредственно перед испытаниями они оттуда вынимаются.
2. До проведения испытаний (в течении 15 минут) образцы укрываются влажной тканью, а непосредственно перед испытаниями протираются чистой тканью.
3. В случае использования специального приспособления для испытания на сжатие, оно вставляется в пресс (рис. 9).
4. Проверить машину на правильность установки необходимого диапазона измерений и включить ее. Контролировать, чтобы стрелка была на нулевой отметке.
5. Установить половинку призмы посредине в устройство или испытательную машину таким образом, чтобы края выступали примерно на 10 мм.
6. Нагружать образец со скоростью 2400±200 Н/сек до его разрушения. В процессе разрушения необходимо внимательно следить за возможным продолжением увеличения нагрузки.
7. Зафиксировать показание силы Fс, приведшей к разрушению образца.
8. После разрушения образца его остатки необходимо вынуть из машины и очистить от осколков место разрушения.
9. Осуществить аналогичные испытания 5-и оставшихся половинок.
10. Рассчитать предел прочности при сжатии Rс по вышеприведенной формуле.
11. Вычислить среднее арифметическое полученных 6 результатов и округлить его до 0,1 МПа (соответствует 0,1 Н/мм2).
Рис. 8. Подготовленные к испытаниям образцы
Рис. 9. Установленное в пресс приспособление для проведения испытаний на сжатие вместе с образцом
12. Необходимо проверить, отличается ли один из показателей более чем на 10% в одну или другую сторону. Если это имеет место, тогда этот показатель нельзя учитывать в расчетах, и среднее арифметическое необходимо рассчитать из оставшихся пяти показателей. Если и при втором подсчете найдется один из показателей, который будет на 10% отличаться от среднего арифметического, тогда результаты всех этих испытаний необходимо признать как недействительные.
5. Обработка результатов
Согласно ЕN 197-1 (табл. 2), при испытании цементных призм на сжатие должны соблюдаться следующие требования:
N: нормальная начальная прочность
R: высокая начальная прочность
6. Пример расчета
Образцы из цементного раствора испытывают на сжатие. На основе полученных результатов по вышеуказанной формуле высчитывается предел прочности при сжатии.
Получились следующие результаты:
Проверяем, отличаются ли отдельные показатели более чем на 10% от среднего арифметического значения:
среднее арифметическое 51,7 МПа
+ 10% среднего арифметического 5,2 МПа
наибольший допустимый
показатель 56,9 МПа
- 10% среднего арифметического 5,2 МПа
наименьший допустимый
показатель 46,5 МПа
Допустимые рамки в вышеприведенном примере не преодолены как со стороны большей, так и со стороны меньшей границы. Таким образом, в повторении серии испытаний нет необходимости, и среднее значение предела прочности при сжатии составляет 51,7 МПа.
7. Распространенные ошибки и специальные рекомендации
Для окончательного анализа основных характеристик цемента (в том числе прочности на сжатие и изгиб) в Германии используется специальный бланк, состоящий из двух одинаковых соединенных между собой страниц (рис. 10).
Удобство этого бланка заключается в том, что он может вставляться для распечатки результатов в принтер, и результаты сразу копируются и на вторую страницу. Первый лист предоставляется заказчику испытаний, а второй остается в лаборатории.
Основная масса испытательных машин автоматизирована и сразу дает результаты испытаний на экран машины или компьютера (рис. 11). Использование автоматической передачи, фиксация и последующая распечатка информации значительно упрощают работу по обработке результатов испытаний и делают ее более производительной и эффективной. Результаты испытаний и вычисление среднего арифметического осуществляется в автоматическом режиме и затем распечатывается на бланке.
Рис. 10. Бланк для занесения результатов испытаний, используемый в Германии
Рис. 11. Приспособление для испытаний на сжатие и автоматическое представление результатов на экране компьютера
Рис. 12. Комбинированная испытательная машина фирмы TESTING в лаборатории “ДИСК Бетона” в г. Донецке
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Рынок цемента в России ».
Болотских Олег Николаевич
Доктор-инженер, зав. Кафедрой Технологии строительного производства и строительных материалов Харьковская Национальная Академия городского хозяйства
Испытание цементных балочек на изгиб и сжатие
Под действием внешних сил любое твердое тело может перемещаться в пространстве, деформироваться (т. е. изменять свои формы и размеры) или одновременно перемещаться и деформироваться.
Если тело деформировалось, то в нем возникают внутренние силы сопротивления, стремящиеся вернуть ему первоначальную форму. Существование внутренних сил обусловлено сцеплением отдельных частиц, составляющих тело. При определенных величинах внешних сил внутренние силы сопротивления возрастают настолько, что преодолевают силу сцепления частиц, и тело разрушается на части.
Способность материалов сопротивляться внутренним силам, возникающим под действием внешней нагрузки, называется прочностью. Цементный камень, образовавшийся в результате затвердевания цементного теста, обладает прочностью. В момент разрушения образцов напряжения достигают наибольших значений. Эти напряжения называются пределом прочности.
Прочность бетонов при сжатии и изгибе определяется прочностью цементного камня. Поэтому ЕN 196-1 предусматривают испытания цементных образцов на эти виды усилий. Согласно ЕN 196-1, прочность цементов при сжатии и изгибе характеризуется соответствующими пределами прочности образцов из цементного раствора определенного состава, имеющих форму прямоугольной призмы с размерами 40 х 40 х 160 мм, изготовленных и испытанных по стандартной методике.
Предел прочности при изгибе определяют испытанием образцов-призм (балочек) на изгиб, а предел прочности при сжатии — испытанием половинок этих образцов-балочек на сжатие. При испытании образцов на изгиб в цементной балочке возникает сложное напряженное состояние, при котором в верхней части сечения развиваются напряжения сжатия, а в нижней - растяжения.
Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 суток, изготовленных, твердевших и испытанных по стандарту, называется активностью цемента. Активность (прочность) цемента положена в основу классификации его на марки. Марка цемента является основной технической характеристикой цемента. Она необходима при расчете и назначении составов бетонов и растворов.
2. Сущность испытания
Испытание на изгиб:
Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний образцов из раствора или с использованием специального приспособления, вставляемого в пресс. Машина для испытаний на изгиб должна обладать диапазоном нагружения до 10 кН с точностью до ±1,0 % приложенного усилия и скоростью нагружения образцов 50±10 Н/сек.
При нагружении образцов опоры и верхняя часть должны иметь круглую форму диаметром 10,0±0,5 мм, а расстояние между нижними опорами — 100±0,5 мм. Длина опорных элементов — от 45 до 50 мм.
Схематически нагружение образца при определении прочности на изгиб осуществляется по приведенной схеме (рис. 1):
Предел прочности образца при изгибе Rf вычисляется по следующей формуле:
Рис. 1. Схема расположения цементной балочки на опорных элементах
Rƒ — предел прочности при изгибе (в МПа);
b — ширина поперечного сечения призмы (в мм);
Fƒ — максимальная нагрузка, предшествующая моменту разрушения образца (в ньютонах);
l — расстояние между опорными элементами (в мм).
Испытание на изгиб проводится до разрушения образца на две половинки (рис. 2).
Испытание на сжатие:
Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний половинок образцов из раствора с фиксированной площадью 1600 мм2. Результаты представляются в МПа (соответствует Н/мм2). Усилие прилагается вертикально до момента разрушения.
Визуально это выглядит следующим образом (рис. 3):
Предел прочности образца на сжатие Rс вычисляется по следующей формуле:
где:
Rс — предел прочности на сжатие (в мегаПаскалях);
Fс — максимальное усилие, предшествующее разрушению образца;
1600 — площадь накладных пластин, (40х40 мм) мм2.
3. Средства контроля и вспомогательное оборудование
Различные комбинированные машины для испытаний на сжатие и изгиб с диапазоном измерений до 200 кН выполнены в соответствии с EN 196–1 (рис. 5, 6, 7 и 12).
4. Подготовка и проведение испытания
После выдержки образцов в воде их вынимают из ванны (рис. 6), просушивают, после чего они готовы к проведению испытаний. Возраст образцов определяется со времени затворения цемента водой. Испытания цементных призмочек, согласно EN 196–1, проводятся в следующем «возрасте» и со следующими возможными отклонениями по времени их испытания:
Читайте также: