Как измеряют прочность бетона

В настоящее время прочность бетона измеряют следующим образом – делается тестовый образец в форме кубика стандартных размеров: 10, 15 или 20 см и помещается под специальный пресс, который развивает колоссальное давление. При достижении предела прочности кубик разрушается, что показано на рисунке. Иногда вместо кубиков используют призмы, которые подвергаются вертикальному сжатию (сжатие вдоль самой длинной стороны).

Самый главный вопрос, который возникает в этом случае – а как прочность кубика соотносится с прочностью бетона в конструкции. Поясним о чем идет речь – если мы зажимаем кубик между гранями сдавливающего пресса, то, как показано на рис, помимо сжимающих сил (красные стрелки) еще

 

действуют и силы (синие стрелки), упрочняющие бетон – направленные против разрывающих сил. Когда бетон находится в реальной конструкции сил подобных тем, что показаны синими стрелками либо не существует, либо ими можно пренебречь. В результате на пресс-машинах получаются завышенные значения предела прочности бетона. В этот предел прочности включены силы, обозначенные синими стрелками. Тем не менее, марочная прочность – это прочность, полученная при измерении кубика размером 20 см, и исходя из нее, получают уже прочность бетона в конструкции – призменная прочность. Призменная – потому что при длине призмы более чем в четыре раза, чем ширина основания, упрочняющие силы перестают играть значение. Призменная прочность находится по формуле

Rпрзм ≈ 0,7·Rб.

При этом надо учитывать, что данная формула справедлива для расчета центрально сжатых элементов. При нецентральном сжатии нагрузку необходимо раскладывать на две составляющие – силы сжимающие и изгибающие, таким образом, в расчетах необходимо будет учитывать прочность бетона на изгиб.

Приведем данные зависимости прочности бетонной призмы от ее длины относительно кубика размером 20 см:

Размеры и форма образцов

Кубик, 20 см

Призма 20х20х10 см

Призма 20х20х5

Прочность в кГ/см2

400

656

1278

 

Из таблицы можно увидеть, что при уменьшении длины призмы в четыре раза прочность на сжатие увеличивается более чем в три раза.

Данные для различных размеров кубиков представлены в следующей таблице:

Размер стороны кубика, см

30

20

15

10

Прочность в ед. прочности кубика 20 см

1,04‑1,06

1,00

0,90‑0,96

0,81‑0,85

 

Из этой таблицы мы видим, что при уменьшении размеров прочность кубика уменьшается. Уменьшение происходит из-за того, что упрочняющая сила, распределенная по объему кубика, интегрально оказывается меньше для меньших кубиков. Такая сила зависит от состава бетона и жесткости образующих скелет бетона заполнителей. Распределенная по объему упрочняющая сила учитывается введением упрочняющего напряжения:

σоб = 2T/V = 2a2τ/(a2h) = 2τ/h,

где τ – касательные силы, действующие со стороны пресса на кубик.

И напоследок, приведем формулу, связывающую прочность на растяжение и марочную прочность (для кубика – 20 см):

Rрстж = 0,5·(Rб·Rб)1/3

Данная формула была установлена эмпирически, на основании обобщения опытных данных. По прочности бетон разделяется на марки, связь которых с классом представлена в следующей таблице

класс бетона по прочности

марка бетона по прочности

B10

M150

B12,5

M150

B15

M200

B20

M250

B22,5

M300

B25

M350

B27,5

M350

B30

M400

B35

M450

B40

M550

B45

M600

B50

M700

Комментарии закрыты.