Определение предела прочности при изгибе и сжатии образцов - балочек, изготовленных из цементных растворов по ГОСТ 310.4—81

Аппаратура. Мешалка для перемешивания цементного раст­вора (рис. 28), весы, чаша и лопатка, встряхивающий столик и форма-конус, штыковка, формы для изготовления образцов - балочек, насадка к формам, вибрационная площадка, прибор для испытания на изгиб образцов - балочек, пресс для определения предела прочности при сжатии, пластики для передачи на­грузки, пропарочная камера.

Испытание. Определение предела прочности при изгибе и сжатии производят на образ­цах - балочках размерами 40Х Х40Х160 мм, изготовленных из цементного раствора нор­мальной консистенции состава 1 : 3, т. е. одна часть цемента и три части нормального вольско­го песка по ГОСТ 613 9—78 при водоцементном

Для определения консис - тенции цементного раствора отве­шивают 1500 г нормального песка и 500 г цемента, высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью сферическую" чашу, перемешивают цемент с песком лопаткой в течение 1 мин. Температура помещения, где проводят испытания, должна быть (20±3) °С по ГОСТ 310.1—76. Затем в центре смеси делают лунку и вливают в нее 200 г воды (В/Ц= 0,40), дают в течение 0,5 мин впитаться воде и перемешивают смесь 1 мин лопаткой. Для окончательного перемешивания раствор переносят в ме­шалку, где он перемешивается в течение 2,5 мин (20 оборотов). Протирают влажной тканью внутреннюю поверхность конуса и диск столика, форму-конус устанавливают в центре диска встряхивающего столика (рис. 29). После окончания перемеши­вания заполняют раствором форму-конус в два слоя одинаковой толщины. Нижний слой уплотняют 15 штыкованиями, верхний слой штыкуют 10 раз металлической штыковкой. После уплот­нения верхнего слоя избыток отношении не менее 0,40 раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направ­лении, чтобы не сдвинуть раствор. Раствор встряхивают на сто­лике 30 раз за (30±5) с и измеряют штангенциркулем диа­метр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпенди­кулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв ко­нуса с В/Ц=0,40 должен быть 106—115 мм. Если расплыв ко­нуса будет меньше 106 мм, увеличивают количество воды для затворения новой смеси. Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106—115 мм, принимают для проведения дальнейших испытании.

Перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность сте­нок формы (рис. 30) и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки. На собранную форму ставят насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой. Фор­мы с насадками жестко закрепляют в центре виброплощадки и, заполнив форму по высоте на 1 см цементным раствором, вклю­чают виброплощадку. В течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. Через 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают, форму снимают и ножом, смоченным водой, срезают излишек раствора, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их. Образцы в формах хранят (24±2) ч в ванне с гидравлическим затвором. После этого формы осто­рожно разбирают и укладывают образцы в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприка­сались друг с другом. Уровень воды над поверхностью образцов должен быть не менее 2 см. Воду в ванне нужно менять через каждые 14 сут. Температура воды при замене должна быть (20±2) °С, как и при хранении образцов.

Образцы, которые через (24±2) ч нельзя извлечь из формы без повреждения, можно вынимать из форм через 48 ч, указы­вая этот срок в рабочем журнале.

По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосред­ственно перед испытанием образцы нужно насухо вытереть Для каждого установленного срока испытания готовят по­три образца. 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 рис. 31.

Для определения прочности на изгиб можно использовать прибор Михаэлиса, машину МИИ-100, а также универсальные испытательные машины, имеющие приспособления для испыта­ния на изгиб. Машина МИИ-100 (рис. 32) дает возможность непосредственного определения значения предела прочности по счетчику без дополнительных расчетов, однако точность опре­деления прочности при изгибе на приборе Михаэлиса несколько выше.

Перед началом испытания на машине МИИ-100 вставляют и закрепляют образец 8 в захвате 10, стрелку прибора 12 уста­навливают на нуле шкалы 11, перемещая   винт  3  с    грузом    вдоль  прорези.   Маховиком  9  создают

предварительное натяжение, при отклонении стрелки 12 до деления 4,5 шкалы 11 натяжение пре­кращают. Затем переключают тумблер 4 в положение «вперед» и электродвигатель машины перемещает груз по направляющим коромысла. Коромысло выходит из равновесия и давит на ры­чажную систему, которая передаст увеличенное в 50 раз усилие на установленный в захват 10 образец. Груз перемещается до тех пор, пока возрастающая нагрузка не разрушит образец. В момент разрушения образца коромысло поворачивается на призмах так, что хвостовик микропереключателя ударяется об упорную шайбу 1 амортизатора 13 и двигатель останавливается. Машина снабжена счетчиком, который автоматически в зависи­мости от положения груза показывает напряжения, возникаю­щие в образце в данный момент. При разрушении образца, счет­чик фиксирует значение предела прочности при изгибе. После разрушения образца тумблер 4 ставят в положение «назад», при этом груз возвращается в начальное положение, а счетчик показывает нули.

Прибор Михаэлиса перед проведением испытаний уравнове­шивают, перемещая груз (рис. 33) таким образом, чтобы верх­няя поверхность рычага 2 находилась на одном уровне со спе­циальной риской, сделанной на внутренней поверхности верти­кальной скобы. Прибор уравновешивают без ведерка в.

Скорость подачи нагрузки на образец (500±50) Н/с, что со­ответствует поступлению в ведерко (100±10) г дроби в секун­ду. Скорость истечения дроби замеряют так: включают секундо­мер и засекают время высыпания дроби в ведерко и ее массу. Регулируют скорость подачи дроби изменением сечения отвер­стия, из которого поступает дробь.

После уравновешивания прибора Михаэлиса задвижка 5, пе­рекрывающая желоб сосуда 4 с дробью, должна быть закрыта.

Затем устанавливают образец, подвешивают ведерко и враще­нием штурвала установочного винта 4 (рис. 34) добиваются то­го, чтобы верхний рычаг занял крайнее верхнее положение. Только в этом случае в момент разрушения образца рычаг, опу­скаясь, окажется вблизи риски на скобе.

После этого открывают задвижку 5, опуская ее рукой за хо­мутик, при этом под нагружаемым ведерком поднимается зуб 7. При разрушении образца ведерко с дробью падает и, утапливая зуб, закрывает задвижку. Ведерко с дробью взвешивают на ве­сах с точностью до 10 г и вычисляют предел прочности при из­гибе образца - балочки размерами 40X40X160 мм:

где Р — масса дроби с ведерком; l— расстояние между опорами, см; b — ширина образца, см; h — высота образца, см; К — коэффициент, завися­щий от соотношения плеч рычагов прибора; при соотношении 1 : 50 К=50, при 1 : 10 К= 10

Для балочки размерами 40X40X160 мм гори расстоянии между опорами 100 мм и соотношении плеч рычагов 1 : 50 фор­мула будет иметь вид: Rизг=l,15 m, при соотношении плеч ры­чагов 1 : 10 Rизг=0,23 т, где т — масса ведерка с дробью, кг. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифме­тическое значение двух наибольших результатов испытания трех. образцов.

Определение предела прочности при сжатии

Шесть половинок балочек, полученных после испытания на изгиб, сразу же подвергают испытанию на сжатие. Каждую по­ловинку балочки помещают между двумя пластинками так, что­бы баковые грани, которые при изготовлении прилегали к стен­кам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пла­стинок плотно прилегали к торцевой гладкой поверхности об­разца (рис. 35). Образец вместе с пластинками устанавливают

на опорную плиту пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании долж­на быть (2 ±0,5) МПа. Предел прочности при сжатии

где Р - разрушающая нагрузка, Н; F – площадь металлических пла­стинок, см2, т.е. 25 см2.

Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших ре­зультатов испытания шести образцов.

Марку цемента находят по результатам определения преде­лов прочности цемента при сжатии и изгибе, сравнивая эти ре­зультаты с требованиями ГОСТа на соответствующий цемент. Для каждой марки портландцемента и его разновидностей пре­делы прочности при изгибе и сжатии образцов, твердевших 28 сут (для быстротвердеющих цементов также и 3 сут), не должны быть ниже значений, указанных в табл. 19.