Приложение В (обязательное). Метод определения прочности сталефибробетона на растяжение

Приложение В
(обязательное)

Метод определения прочности сталефибробетона на растяжение

В.1 Общие положения

В.1.1 Прочность сталефибробетона на растяжение (при изгибе, осевое, остаточное) можно определять по результатам испытаний контрольных образцов-балок (далее образцов) с надрезом на действие сосредоточенной нагрузки (рисунок В.1).

а - При измерении перемещения внешних граней надреза

б - При измерении прогиба

Рисунок В.1 - Схема испытания контрольного образца-балки (призмы)

В.2 Приборы и оборудование

В.2.1 Распиловочные станки, установки и оборудование с режущим алмазным инструментом по ГОСТ 32833 или ГОСТ 16115 мокрого или сухого способа обработки, исключающие нарушение структуры бетона с регулируемой глубиной и направлением резки под углом 90° для выполнения надрезов контрольных образцов-балок.

В.2.2 Штангенциркуль по ГОСТ 166 для определения размеров испытательных образцов с точностью не менее 0,1 мм.

В.2.3 Линейка для определения размеров испытательных образцов с точностью до 1 мм.

В.2.4 Испытательная машина по ГОСТ 28840, обеспечивающая регулируемую скорость перемещения активной траверсы в заданном диапазоне и измерение нагрузки и перемещения с погрешностью не более 0,5 %. Минимальное регистрируемое значение для нагрузки должно быть не более 100 Н.

В.2.5 Приспособление для передачи нагрузки от испытательной машины испытуемому образцу, состоящее из трех стальных цилиндров диаметром (30  1) мм и длиной 170 мм.

В.2.6 Датчики измерения линейного перемещения (прогибов f или перемещений внешних граней надреза ) испытуемых образцов с точностью до 0,01 мм.

В.3 Контрольные образцы-балки (призмы)

В.3.1 Образцы должны быть изготовлены в форме призмы (балки) стандартных размеров: ширина b = 150 мм, высота h = 150 мм и длина l = 550 мм. Число образцов для испытаний - не менее шести.

В.3.2 Образцы изготавливают и подготавливают к испытаниям согласно требованиям ГОСТ 10180-2012 (раздел 4) и с учетом требований В.3.3 и В.3.4.

В.3.3 Заполнение формы сталефибробетонной смесью следует осуществлять в несколько этапов (см. рисунок В.2):

- 1-й этап - заполняется центральный участок объемом, равным примерно 1/2 объема формы, на высоту приблизительно 90 % высоты образца;

- 2-й этап - заполняются крайние участки объемом, равным примерно 1/4 объема формы, каждый на высоту приблизительно 90 % высоты образца;

- 3-й этап - после уплотнения смеси на вибростоле осуществляется окончательное заполнение и уплотнение сталефибробетонной смеси (при формовании образцов из самоуплотняющейся сталефибробетонной смеси форма заполняется и выравнивается без вибрации).

Рисунок В.2 - Порядок заполнения формы сталефибробетонной смесью

В.3.4 Для выполнения надрезов в образцах используют мокрую резку циркулярной пилой с лезвием из корунда или алмаза. Надрез следует проводить посередине образца на грани, расположенной перпендикулярно к верхней (заглаживаемой) поверхности образца. Ширина прорези должна быть не более 5 мм, глубина - (25  1) мм, расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца h _sp - (125  1) мм. Схема расположения надреза и его размеры приведены на рисунке В.1.

Прорезь в образцах следует выполнять не ранее чем через 3 сут с момента их изготовления и не позднее чем за 3 ч до испытания.

В.4 Подготовка образцов-балок к испытанию

В.4.1 Образцы-балки перед испытанием необходимо очистить от песка и других посторонних материалов и неровностей.

В.4.2 Ширину образца b и расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца h _sp следует определять по среднему из двух измерений, выполняемых штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.

В.4.3 Стальные цилиндры устанавливают перпендикулярно к продольной оси испытуемого образца. Схема установки приведена на рисунке В.1.

Расстояние между центрами опорных стальных цилиндров (длина пролета) должно составлять (500  2) мм. Длину пролета образца следует определять на основании двух измерений расстояния по оси между опорными цилиндрами с обеих сторон образца линейкой с точностью 1 мм.

В.5 Проведение испытаний

В.5.1 Испытуемый образец помещают в испытательную машину, должным образом центрированную с продольной осью образца, находящуюся под нужными углами к продольной оси верхних и нижних цилиндров (см. рисунок В.1).

В.5.2 При измерении величины перемещения внешних граней надреза образца датчик перемещений необходимо устанавливать по центру образца и надреза таким образом, чтобы расстояние между нижней частью образца и линией измерения составляло менее 5 мм (см. рисунок В.1, а).

В начале нагружения образца скорость перемещения активной траверсы испытательной машины следует принимать из условия обеспечения скорости приращения перемещений внешних граней надреза на 0,05 мм/мин, а после достижения перемещений внешних граней надреза значения  = 0,1 мм - из условия обеспечения скорости приращения перемещений внешних граней надреза на 0,2 мм/мин.

Испытания необходимо проводить до достижения значения перемещений внешних граней надреза  = 4,0 мм или до разрушения образца - в зависимости от того, что наступит раньше.

В.5.3 При измерении величины прогиба образца датчик перемещений устанавливают по центру образца и крепят на неподвижную раму, которая прикреплена к испытательному образцу (рисунок В.1, б). Один конец рамы должен быть закреплен на испытательном образце скользящим соединением, а другой конец - шарниром. Датчик перемещений измеряет прогиб над зоной раскрытия надреза через тонкую пластину, закрепленную на одном конце надреза образца (см. рисунок В.1, б).

В начале нагружения образца скорость перемещения активной траверсы испытательной машины следует принимать из условия обеспечения скорости приращения прогиба f на 0,05 мм/мин, а после достижения прогиба значения f = 0,13 мм - из условия обеспечения скорости приращения прогиба на 0,2 мм/мин.

Испытания необходимо проводить до достижения значения прогиба f = 3,44 мм или до разрушения образца - в зависимости от того, что наступит раньше.

В.5.4 Результаты испытаний, в ходе которых образование трещин зафиксировано за пределами надреза, считают недействительными.

В.6 Обработка результатов

В.6.1 В ходе испытаний для каждого испытуемого образца строят графики зависимости нагрузки F от перемещения внешних граней надреза образца (см. рисунок В.3).

В.6.2 В случае, если линия измерения перемещений внешних граней надреза совпадает с нижней гранью испытуемого образца, то принимают равным значению, измеренному в процессе испытания.

Рисунок В.3 - График "нагрузка - перемещение внешних граней надреза образца"

Если линия измерения перемещений внешних граней надреза не совпадает с нижней гранью испытуемого образца и находится ниже нижней грани испытуемого образца на значение расстояния у, то определяют по измеренному значению по формуле

,

(В.1)

где - перемещение внешних граней надреза образца, мм;

- измеренное значение перемещений внешних граней надреза на расстоянии у от нижней грани образца, мм;

h - полная высота образца, мм;

у - расстояние от линии измерения перемещений до нижней грани образца, мм.

В.6.3 Если в процессе испытаний измерялся только прогиб образца, в графике "нагрузка-прогиб" необходимо провести преобразование оси прогиба f в ось перемещений внешних граней надреза образца c использованием значений, приведенных в таблице В.1 или вычисленных по формуле

,

(В.2)

где f - прогиб испытуемого образца, мм.

Таблица В.1 - Соответствие между значениями прогибов и перемещений внешних граней надреза испытуемого образца

Перемещения внешних граней надреза образца , мм	Прогиб образца f, мм
0,05	0,08
0,10	0,13
0,20	0,21
0,50	0,47
1,50	1,32
2,50	2,17
3,50	3,02
4,00	3,44

В.6.4 Определение прочности сталефибробетона на растяжение при изгибе

В случае если испытания контрольных образцов на растяжение при изгибе по ГОСТ 10180 не проводят, прочность сталефибробетона на растяжение при изгибе в момент образования трещины R _fbtb рассчитывают для каждого образца с точностью до 0,1 МПа по значению максимальной нагрузки F _el в интервале перемещений внешних граней надреза испытуемого образца от 0 до 0,05 мм (см. рисунок В.3) по формуле

,

(В.3)

где - прочность сталефибробетона на растяжение при изгибе в момент образования трещины, МПа;

- максимальное значение нагрузки в интервале перемещений внешних граней надреза испытуемого образца () от 0 до 0,05 мм, Н;

l - длина пролета образца, мм;

b - ширина образца, мм;

- расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца, мм.

Прочность сталефибробетона на растяжение при изгибе в момент образования трещины R _fbtb,m, рассчитывают как среднее значение из всех полученных результатов испытаний.

В.6.5 Определение прочности сталефибробетона на осевое растяжение

В случае если испытания контрольных образцов на осевое растяжение по ГОСТ 10180 не проводят, прочность сталефибробетона на осевое растяжение в момент образования трещины R _fbt рассчитывают для каждого образца с точностью до 0,1 МПа по значению максимальной величины нагрузки F _el в интервале перемещений внешних граней надреза испытуемого образца от 0 до 0,05 мм (см. рисунок В.3) по формуле

,

(В.4)

где - прочность сталефибробетона на осевое растяжение в момент образования трещины, МПа;

- максимальное значение нагрузки в интервале перемещений внешних граней надреза испытуемого образца () от 0 до 0,05 мм, Н;

l - длина пролета образца, мм;

- коэффициент учета неупругих деформаций в сталефибробетоне растянутой зоны образца (для сталефибробетона классов прочности на сжатие B _f100 и менее  = 0,6, для сталефибробетона классов прочности на сжатие более B _f100 определяется экспериментальным путем);

b - ширина образца, мм;

- расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца, мм.

Прочность сталефибробетона на осевое растяжение в момент образования трещины R _fbt,m рассчитывают как среднее значение из всех полученных результатов испытаний.

В.6.6 Определение остаточной прочности сталефибробетона на осевое растяжение

Остаточную прочность сталефибробетона на осевое растяжение (R _fbt2 и R _fbt3) с учетом его неупругих свойств рассчитывают для каждого образца с точностью до 0,1 МПа по значению нагрузок (F _0,5 и F _2,5) при значениях перемещений внешних граней надреза испытуемого образца () 0,5 и 2,5 мм (см. рисунок В.3) по формулам:

;

(B.5)

,

(B.6)

где и - остаточная прочность сталефибробетона на осевое растяжение с учетом его неупругих свойств при значениях перемещений внешних граней надреза испытуемого образца 0,5 и 2,5 мм соответственно, МПа;

и - значения нагрузки при значениях перемещений внешних граней надреза испытуемого образца 0,5 и 2,5 мм соответственно, Н;

и - коэффициент учета неупругих деформаций в сталефибробетоне растянутой зоны образца (для сталефибробетона классов прочности на сжатие B _f100 и менее  = 0,40 и  = 0,34, для сталефибробетона классов прочности на сжатие более B _f100 и определяют экспериментальным путем).

Остаточную прочность сталефибробетона на осевое растяжение (R _fbt2,m и R _fbt3,m) рассчитывают как среднее значение из всех полученных результатов испытаний.

В.6.7 Результаты испытаний, в ходе которых образование трещин в образце зафиксировано за пределами надреза, считаются недействительными.

В.6.8 Определение индекса подкласса сталефибробетона по остаточной прочности на осевое растяжение

Индекс подкласса сталефибробетона по остаточной прочности на осевое растяжение назначают по таблице В.2, в зависимости от отношения остаточных прочностей сталефибробетона на осевое растяжение R _fbt3,m и R _fbt2,m, рассчитываемых по нагрузке при испытаниях образцов-балок (призм) с надрезом при перемещении внешних граней надреза 2,5 и 0,5 мм соответственно (см. рисунок В.4).

Таблица В.2

Индекс подкласса сталефибробетона по остаточной прочности на осевое растяжение i	Соотношение остаточных прочностей сталефибробетона на осевое растяжение R fbt3,m/R fbt2,m, рассчитываемых по нагрузке при испытаниях образцов-балок (призм) с надрезом при перемещениях внешних граней надреза 2,5 и 0,5 мм
а	Более 0,5 включительно и менее 0,7
b	Более 0,7 включительно и менее 0,9
с	Более 0,9 включительно и менее 1,1
d	Более 1,1 включительно и менее 1,3
е	Более 1,3 включительно

Рисунок В.4 - Характерный вид графика "нагрузка - перемещение внешних граней надреза образца" в зависимости от индекса подкласса сталефибробетона по остаточной прочности на осевое растяжение (а, b, с, d, е)