Методика испытаний на прочность в прессах

Прежде чем приступить к испытанию образцов на прочность, определяют тип пресса, который можно использовать. При выборе пресса учитывают, что разрушающая нагрузка должна составлять не менее 0,2 и не более 0,8 от предельной нагрузки Ртax пресса (при заданной шкале измерения нагрузки). При разрушающей нагрузке, меньшей 0,2 Рmax, точность измерения нагрузки снижается, а при нагрузках, близких к 0,8 Рmax, трудно обеспечить необходимую скорость нагружения, а детали и гидравлическая система пресса подвергаются повышенному изнашиванию. Разрушающую нагрузку рассчитывают ориентировочно, исходя из паспортных данных на материал и размеров испытуемых образцов. Плита пресса должна всей плоскостью примыкать к поверхности образца. Это условие может быть нарушено при изгибе плит во время испытания образца. Чтобы этого не произошло, необходимо соблюдать определенное соотношение между размерами плит и образца: ширина образца должна быть не более 1,25 толщины плиты. Перед испытанием проверяют состояние поверхности плит пресса. Она должна быть чистой, без следов грязи и масла, так как последние сильно меняют условия испытания.

Для определения прочности на сжатие применяют образцы (кубы, цилиндры, призмы различных размеров), установленные стандартами на соответствующий материал (рис. 45). Образцы помещают строго на середину нижней плиты пресса, имеющей разметку для центровки образца. Для правильной центровки образцов применяют также специальные шаблоны, прикрепляемые к нижней плите пресса и проградуированные так, что при совмещении центра образца с центром шаблона включается сигнальное устройство. После этого вращением маховика верхнюю плиту приближают к образцу так, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Поворачивая в зависимости от конструкции пресса верхнюю или нижнюю плиту, имеющую шаровую шарнирную головку, добиваются, чтобы зазор по всей поверхности образца был равномерный. Затем вращением маховика верхней подвижной плиты образец зажимают между плитами, при этом достигается полное примыкание всей поверхности нижней и верхней граней образца к поверхности плит пресса. Далее верхнюю плиту приподнимают настолько, чтобы между ней и верхней поверхностью образца зазор составлял 2…5 мм. Установка образца в пресс на этом заканчивается.

Перед включением пресса необходимо убедиться, что предел измерения нагрузки выбран правильно. Для этого проверяют соответствие установки рычага переключения диапазонов измерения требуемому пределу. При измерении усилия манометрами включают нужный манометр, а все остальные манометры отключают, главным образом те, которые используются для измерения меньших нагрузок. Для переключения манометров каждый из них на пульте управления имеет свой вентиль. Указательная стрелка силоизмерителя должна стоять на нуле, а фиксирующая — быть на нуле или сдвинута так, чтобы предельная ожидаемая нагрузка соответствовала большему числу делений, чем-то, против которого она установлена. Маховик регулирующего вентиля и маховик сброса масла должны быть закрыты. После включения электродвигателя пресса вращением маховика регулирующего вентиля открывают подачу масла в рабочий цилиндр. При этом следят за исчезновением зазора, оставленного между верхней гранью образца и плитой пресса, и за началом движения указательной стрелки силоизмерителя. Требуемую скорость увеличения нагрузки устанавливают опытным путем с помощью регулирующего вентиля. Момент разрушения образца определяют по началу обратного движения указательной стрелки силоизмерителя при работающем нагружающем устройстве.

(.

Стандартные испытания бетонных образцов: кубов (а), призм (б) и цилиндров (в) для определения прочности на сжатие Предельную (разрушающую) нагрузку снимают по показанию фиксирующей стрелки. Если последней нет, внимательно следят за указательной стрелкой. За предельную нагрузку принимают наибольшее число делений, достигнутое движущейся стрелкой. При испытании слабых образцов разрушение более продолжительно и нередко наблюдается плавный сброс нагрузки. В этом случае за предельную нагрузку на образец также принимают наибольшее число делений по шкале, достигнутое указательной стрелкой. После разрушения образца, не выключая двигатель, необходимо плавно сбросить масло из гидроцилиндра в бак. Для этого открывают вентиль сброса и закрывают регулирующий вентиль. Затем двигатель выключают. Куски разрушенного образца аккуратно удаляют с плит (нижней и верхней) пресса мягкой щеткой или тряпочкой. После этого пресс готов для испытания следующего образца.

Для вычисления предела прочности при сжатии определяют разрушающую силу Рu либо непосредственно по силоизмерителю, либо, по тарировочным таблицам, прилагаемым к прессу. При использовании манометров разрушающая сила может быть вычислена как произведение площади поршня пресса на максимальное давление масла в прессе в момент разрушения (максимальное показание манометра). Площадь сечения образца F, параллельного плитам пресса, устанавливают по результатам обмера, производимого перед испытанием. Предел прочности при сжатии R (МПа) образца определяют по формуле:

R = Pu / F.

Прочность бетона на растяжение определяют двумя способами: прямым (испытание на осевое растяжение) и косвенным (испытание на раскалывание).

На осевое растяжение обычно испытывают образцы квадратного сечения с утолщениями к концам, так называемые «восьмерки», рис. 46, а). При растяжении образец разрушается (разрывается) в средней, более тонкой рабочей части, которая может иметь сечение 100×100, 150×150 или 200×200 мм. В крайних утолщенных частях сечение соответственно составляет 150×150, 250×250 или 360×360 мм. Длина рабочей части образца в три раза, а общая длина образца в семь раз больше размера рабочего сечения. В утолщенных частях расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметром 6 мм, выступающие за торцы образца и предназначенные для закрепления в универсальной испытательной машине. При наличии цанговых захватов и карданных шарниров, позволяющих прилагать к образцу чистое осевое растяжение, можно использовать цилиндрические образцы (рис. 46, в) и получить более точные значения прочности при растяжении.

Испытания образцов-цилиндров на раскалывание (а) и образцов в форме «восьмерки» (б) и цилиндра (в) на осевое растяжение На раскалывание испытывают такие же кубы или цилиндры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на двух противоположных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы устанавливают в пресс по схеме (рис. 46, б). Куб опирается ребром так, что усилие сжатия направлено вдоль оси, а цилиндр опирается по образующей (усилие сжатия направлено по диаметру). При нагружении образец раскалывается от поперечных растягивающих деформаций, поэтому усилие раскалывания — косвенная характеристика прочности бетона при растяжении. Предел прочности Rts (на растяжение при раскалывании) вычисляют по формулам:

Rts = 0,52 Рu / а2, или Rts = 2 Рu /(рdl).

где: Рu — разрушающая нагрузка с учетом тарировочного коэффициента; а — размер куба, см; d, l — диаметр и длина цилиндра, см.