Приложение Д (рекомендуемое). Методы определения деформаций температурной усадки и ползучести бетона при нагреве

Приложение Д
(рекомендуемое)

Методы определения деформаций температурной усадки и ползучести бетона при нагреве

Д.1 Изготовление и хранение образцов

Д.1.1 Испытания проводят на образцах, специально изготовленных из бетонной смеси. Допускается испытывать на ползучесть и усадку образцы, отобранные из элементов конструкций, к которым не была приложена нагрузка, при этом необходимо сделать соответствующую пометку в журнале испытаний.

В случае, если испытания будут проводиться на образцах, отобранных из конструкций, находящихся под нагрузкой, результаты испытаний необходимо скорректировать с учетом истории нагружения.

Д.1.2 При определении деформаций температурной усадки бетона для каждой температуры нагрева серия должна состоять из шести образцов, из которых три образца подвергают кратковременному нагреву и три образца - длительному нагреву.

При определении деформаций ползучести бетона для каждой температуры нагрева серия должна состоять из девяти образцов, из которых три образца нагружают перед нагревом или после нагрева в зависимости от условий испытаний, три образца подвергают длительному нагреву без нагрузки и на трех образцах определяют призменную прочность при температуре нагрева.

Д.2 Испытательные стенды, измерительное оборудование и материалы

Д.2.1 При проведении испытаний для определения деформаций температурной усадки применяют испытательное устройство, схема которого приведена на рисунке Д.1, для определения деформаций ползучести при действии повышенных и высоких температур - испытательное устройство, принципиальная схема которого приведена на рисунке Д.2.

1 - металлическая рама; 2 - опорный столик; 3 - выносные штанги; 4 - испытуемый образец; 5 - нагревательное устройство; 6 - система блоков для подъема нагревательного устройства; 7 - весы; 8 - приспособление для подъема и взвешивания образца; 9 - теплоизоляция

Рисунок Д.1 - Схема испытательного устройства для определения деформаций температурной усадки

1 - металлическая рама; 2 - неравноплечий рычаг; 3 - опорный столик; 4 - испытуемый образец; 5 - нагревательное устройство; 6 - приспособление для подъема нагревательного устройства; 7 - силовая балка; 8 - металлические оголовники; 9 - страховочная стойка; 10 - подвеска с грузами; 11 - страховочная опора

Рисунок Д.2 - Схема испытательного устройства для определения деформаций ползучести при нагреве

Д.2.2 Устройство для испытания бетона на температурную усадку при нагреве должно обеспечивать нагрев образца до требуемой температуры, измерение температуры, деформаций бетона и массы испытуемого образца в нагретом состоянии.

При испытании бетона на температурную усадку в верхнем торце образца просверливают два отверстия на глубину 10-15 мм для установки болтов, за которые подвешивают образец.

Д.2.3 Испытательное устройство для определения ползучести при нагреве должно обеспечивать нагружение и нагрев образца до требуемой температуры, измерение температуры и деформаций бетона в нагретом состоянии.

Основным рабочим органом рычажного испытательного устройства, приведенного на рисунке Д.2, является неравноплечий рычаг, имеющий такое очертание, при котором опора реверсивного устройства, промежуточная опора и опора грузовой подвески располагаются на одной прямой линии. Все указанные опоры должны быть шарнирными.

Конструкция рычага должна обладать повышенной жесткостью и обеспечивать неизменность соотношения его плеч при максимальной нагрузке на грузовой подвеске. Соотношение плеч рычага L ₂/L ₁ рекомендуется принимать в пределах 1/10-1/15. Длина короткого плеча рычага L ₂ должна быть не более 25 см.

Рычажное устройство должно обеспечивать возможность контроля нагрузки, действующей на образец.

Усилие от массы рычага в нерабочем положении испытательного устройства должно восприниматься телескопической страховочной стойкой. Расстояние между низом грузовой подвески и страховочной опорой не должно превышать 4 см.

Д.2.4 Выносные удлинители должны строго фиксировать базу измерения деформаций и обеспечивать измерение деформаций бетона в нагретом состоянии с наименьшим температурным изменением их длины. Для этих целей удлинители изготавливают из штапиков кварцевого стекла диаметром 5-10 мм.

При нагреве до 200 °С допускается изготавливать удлинители из железоникелевого сплава 36Н по ГОСТ 5632, диаметром 4-6 мм.

Д.3 Подготовка к испытаниям

Д.3.1 Подготовку образцов для измерения деформаций усадки и ползучести при нагреве производят по ГОСТ 24452.

Д.3.2 На каждом удлинителе устанавливают термопару.

Д.4 Проведение испытаний

Д.4.1 Нагревание образца производят в возрасте 28 сут, если заданием на испытания не установлен другой срок. Скорость подъема температуры в нагревательном устройстве принимается по таблице Д.1.

Таблица Д.1

Скорость подъема температуры в печи, °С/ч	50	100	150	200
Максимальная температура нагрева образцов, °С	200	400	600	1000

Д.4.2 Для определения температурной усадки бетона при кратковременном нагреве образец выдерживают при требуемой температуре 1 ч и потом охлаждают его вместе с печью до температуры воздуха в помещении. Затем образец таким же образом нагревают второй и третий раз.

Для определения температурной усадки бетона при длительном нагреве образец выдерживают при требуемой температуре не менее 20 сут. Затем образец охлаждают вместе с печью до температуры помещения и потом подвергают его кратковременному нагреву второй и третий раз.

Д.4.3 Определение деформации ползучести в зависимости от задания на испытания производят для двух условий работы конструкции:

1-е условие работы - образец сначала нагружают до заданного уровня напряжения и затем нагревают до требуемой температуры;

2-е условие работы - образец сначала нагревают до требуемой температуры и затем нагружают до заданного уровня напряжения.

Д.4.4 При определении деформаций ползучести бетона по первому условию работы конструкции приращение относительной продольной деформации ползучести, натекающей после выдержки на последней ступени нагрузки за время подъема температуры до требуемого значения, принимают за относительную продольную деформацию быстро натекающей ползучести для требуемой температуры, а модуль упругости бетона при требуемой температуре нагрева определяют по ГОСТ 24452.

Д.4.5 При определении деформаций ползучести бетона по второму условию работы конструкции быстро натекающие деформации ползучести и модуль упругости бетона определяют по ГОСТ 24452.

Д.4.6 Для определения деформаций ползучести бетона образец выдерживают при требуемой температуре не менее 60 сут, пока деформации не прекратятся или будут развиваться с постоянной скоростью.

Д.4.7 Измерение температуры, деформаций и влажности бетона производят:

- при подъеме температуры - каждый час;

- при нагреве первые 5 сут - ежесуточно;

- при нагреве в течение последних 15 сут - через сутки;

- при более длительном нагреве - еженедельно;

- при остывании - каждый час.

Д.5 Обработка результатов

Д.5.1 Относительную деформацию ползучести бетона при нагреве (t) вычисляют по формуле

,

(Д.1)

где - полная относительная деформация, измеряемая при ступенчатом и длительном загружении и нагреве при включенной электропечи;

- относительная упругая деформация, измеренная при ступенчатом нагружении до заданного уровня напряжения и вычисленная согласно ГОСТ 24452;

- относительная деформация, измеренная при включенной электропечи ненагруженного образца-близнеца при нагреве по режиму, принятому для определения .

Деформации и в формуле (Д.1) должны приниматься для одной и той же средней температуры бетона, полученной по показаниям термопар, установленных в центре образца и на его поверхностях.

Д.5.2 Относительную температурную деформацию бетона вычисляют по формуле

,

(А.2)

где - относительная температурная деформация выносных удлинителей при нагреве от начальной температуры t ₁ до требуемой температуры t ₂, которую вычисляют по формуле

,

(Д.3)

где , - коэффициенты линейного температурного расширения удлинителей соответственно при начальной температуре t ₁ и требуемой температуре t ₂; температуру t ₂ для удлинителей из кварцевого стекла принимают равной температуре рабочего пространства печи и для инвара - равной температуре удлинителей.

Коэффициент линейного температурного расширения для кварцевого стекла принимают равным  °С ^-1 при температурах нагрева до 1000 °С.

Коэффициенты линейного температурного расширения железоникелевого сплава 36Н принимают равными: при 20 °С -  °С ^-1, при 100 °С -  °С ^-1 и при 200 °С -  °С ^-1. Для промежуточных температур значения коэффициента линейного температурного расширения инвара принимают по интерполяции.

Д.5.3 Результаты определения деформаций температурной усадки при кратковременном или длительном нагреве оформляют в виде диаграммы, на которой по оси абсцисс откладывают температуру, а по оси ординат - значение температурной деформации при первом, втором и третьем нагревах и охлаждении. При первом нагреве вычисляют температурную деформацию бетона , при втором и третьем нагревах - деформацию температурного расширения бетона . Разность деформаций температурного расширения и температурной деформации представляет деформацию температурной усадки при кратковременном или длительном нагреве.

Д.5.4 Результаты определения ползучести бетона при нагреве оформляют согласно 4.5.3 для каждой требуемой температуры нагрева.