Определение прочности строительных материалов

Прочностью материала назывaют его способность сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих под влиянием внешней нагрузки. В строительных конструкциях материал испытывает различные внутренние напряжения – сжатие, растяжение, изгиб, поэтому прочность материалов обычно характеризуют величиной предела прочности при сжатии, растяжении и изгибе. Численно предел прочности равен напряжению, соответствующему нагрузке, вызывающей разрушение образца материала. Прочность каменных материалов характеризуется главным образом пределом прочности при сжатии Р _с(МПа), который равен разрушающей силе, приходящейся на единицу площади образца S в момент его разрушения R _сж = P/S, где Р - разрушающая нагрузка (Н), S - площадь в мм². Величину R _сж можно определять разрушающими и неразрушающими методами. В разрушающих методах для создания нагрузки чаще всего используют гидравлические прессы. Форма и размеры образцов, а также условия опытов по определению предела прочности материалов указываются в ГОСТах.

Рассмотрим примеры определения прочности некоторых материалов.

Кирпич. Отобранные для нахождения R _сж образцы распиливают на две равные половинки, которые склеивают цементным тестом (толщина слоя 5 мм). Кроме того, слои цементного теста толщиной 3 мм наносят на внешние поверхности образца. Образцы для испытания выдерживают 3-4 суток во влажных условиях для затвердения цементного теста. Образец устанавливают на нижнюю опору пресса, затем опускают на него верхнюю опору и плавно увеличивают давление, доводя образец до разрушения. Значение разрушающего усилия фиксируют по показанию стрелки силоизмерителя.

Предел прочности при изгибе R _из определяют путем испытания на прессе целого кирпича. Схема испытаний выглядит следующим образом.

Величину R _из (МПа) вычисляют по формуле

где Р - разрушающая нагрузка (Н), b - ширина кирпича, мм, h - его высота, мм.

Бетон. Для испытаний готовят образцы кубов размеров 100х100х100 мм или 150х150х150 мм, которые выдерживают во влажной атмосфере до 28 суток. Определение предела прочности на сжатие проводят так же, как и для кирпича. На основании проведенных испытаний определяют марку кирпича и бетона по формуле М = 10 R _сж. Для кирпича М изменяется от 75 до 300, а для бетона от 100 до 800.

По такой же схеме определяется марка цемента. Для этого из пластичного раствора на основе цемента и песка в соотношении 1:3 готовят специальные балочки, для которых после затвердевания определяют пределы прочности на растяжение, а затем на сжатие. Для портландцемента действующим стандартом предусмотрены марки от 400 до 600.