Прочность на сжатие что это
Прочность бетона на сжатие
Когда перед человеком возникает вопрос о покупке бетонной смеси или готового изделия, то в первую очередь он задумывается о качестве продукции, ведь это напрямую связано с безопасностью строительного сооружения.
Определение понятия прочности бетона: марка и класс
Основополагающей характеристикой бетона является его показатель прочности, который выражается в виде класса и марки.
Для выполнения необходимых задач в строительстве пользуются соответствующими классами. Так, для гидросооружений нужен один класс, а при бетонировании фундамента под одноэтажный дом – другой.
Класс и марка бетона по прочности на сжатие по ГОСТ
Таблица 1 – Сравнительная характеристика бетонов разных классов и марок
Документы, которые применяются при определении прочности
Требуемая прочность жёстко регулируется. Есть в наличии несколько основных документов для вычисления этой характеристики:
Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие
Существует два метода:
При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.
При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.
Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.
Как выбирают образцы при разрушающем методе
Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.
Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.
Предварительная подготовка к испытаниям
Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.
Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.
Как образцы бетона проходят испытания
Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.
Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:
Расчёты испытаний: формула
Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:
Обозначения:
Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Масштабный коэффициент α
KW = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.
Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.
Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.
СОДЕРЖАНИЕ
Вступление
На атомном уровне молекулы или атомы при растяжении раздвигаются, тогда как при сжатии они прижимаются друг к другу. Поскольку атомы в твердых телах всегда пытаются найти положение равновесия и расстояние между другими атомами, во всем материале возникают силы, противодействующие как растяжению, так и сжатию. Следовательно, явления, преобладающие на атомном уровне, подобны.
Прочность на сжатие измеряется для материалов, компонентов и конструкций.
Есть разница между инженерным стрессом и настоящим стрессом. По своему основному определению одноосное напряжение определяется как:
где F = приложенная нагрузка [Н], A = Площадь [м 2 ]
Как уже говорилось, площадь образца изменяется при сжатии. Таким образом, в действительности площадь является некоторой функцией приложенной нагрузки, то есть A = f (F). Действительно, напряжение определяется как сила, деленная на площадь в начале эксперимента. Это называется инженерным напряжением и определяется следующим образом:
A 0 = площадь исходного образца [м 2 ]
Соответственно, инженерная нагрузка будет определяться:
где l = текущая длина образца [м] и l 0 = исходная длина образца [м].
где F * = нагрузка, приложенная непосредственно перед дроблением, а l * = длина образца непосредственно перед дроблением.
Отклонение инженерного напряжения от истинного напряжения
В практике инженерного проектирования профессионалы в основном полагаются на инженерный стресс. На самом деле настоящий стресс отличается от инженерного. Следовательно, расчет прочности материала на сжатие по приведенным уравнениям не даст точного результата. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения A 0 изменяется и является некоторой функцией нагрузки A = φ (F).
Таким образом, разницу в значениях можно резюмировать следующим образом:
Сравнение прочности на сжатие и растяжение
Бетон и керамика обычно имеют гораздо более высокую прочность на сжатие, чем на разрыв. Композиционные материалы, такие как композит на основе стекловолокна с эпоксидной матрицей, как правило, имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем прочность на сжатие. Металлы трудно испытать на разрушение при растяжении и сжатии. При сжатии металл выходит из строя из-за коробления / крошения / сдвига под 45 градусов, который сильно отличается (хотя и более высокие напряжения) от растяжения, которое выходит из строя из-за дефектов или сужения.
Режимы разрушения при сжатии
Микротрещины, основная причина разрушения хрупких и квазихрупких материалов при сжатии
1. Пористость является определяющим фактором прочности на сжатие многих материалов. Эти микротрещины, в свою очередь, начинают вытягиваться из пор примерно до тех пор, пока не достигают примерно того же диаметра, что и поры, которые их вызывают. (Рисунок 1 часть а)
2. Жесткие включения в материале, таком как осадок, могут вызывать локальные области растяжения на определенном расстоянии от материала. (См. Рис. 1, часть B ниже). Когда включения сгруппированы (например, в осадках), этот эффект может быть усилен.
3. Даже без пор или включений в материале могут образовываться микротрещины между слабыми наклонными (относительно приложенного напряжения) границами раздела. Эти границы раздела могут скользить и создавать вторичную трещину. Эти вторичные трещины продолжают открываться, поскольку скольжение исходных поверхностей раздела действует как домкрат, расклинивая вторичную трещину. (Рис. 1, часть C). Проскальзывание границ раздела не является единственной причиной роста вторичных трещин, поскольку неоднородности в модуле молодости материалов могут привести к увеличению эффективной деформации несоответствия. Растущие таким образом трещины известны как микротрещины на концах крыла.
При простом (одноосном) сжатии эти вторичные трещины могут вырасти в 10-15 раз больше, чем исходные трещины. Однако, если приложена поперечная сжимающая нагрузка. Рост ограничен несколькими целыми числами, кратными длине исходной трещины.
Полосы сдвига:
Если размер образца слишком велик, так что вторичные трещины худшего дефекта не могут вырасти достаточно большими, чтобы сломать образец, другие дефекты в образце также начнут расти вторичными трещинами. Это будет происходить равномерно по всей пробе. Эти микротрещины образуют эшелон, который может формировать «внутреннее» поведение разрушения, ядро нестабильности сдвигового разлома. Показано справа:
В конечном итоге это приводит к неравномерной деформации материала. То есть деформация, вызванная материалом, больше не будет линейно изменяться с нагрузкой. Создание полос локализованного сдвига, на которых материал разрушится в соответствии с теорией деформации. «Начало локализованного образования полос не обязательно означает окончательное разрушение элемента материала, но, по-видимому, это, по крайней мере, начало процесса первичного разрушения при сжимающей нагрузке».
Типичные значения
Прочность бетона на сжатие
Для целей проектирования это значение прочности на сжатие ограничивается делением на коэффициент запаса прочности, значение которого зависит от используемой философии проектирования.
Строительная промышленность часто участвует в широком спектре испытаний. Помимо простых испытаний на сжатие, стандарты испытаний, такие как ASTM C39, ASTM C109, ASTM C469, ASTM C1609, входят в число методов испытаний, которым можно следовать для измерения механических свойств бетона. При измерении прочности на сжатие и других свойств материала бетона в зависимости от выполняемой процедуры может быть выбрано испытательное оборудование, которым можно управлять вручную или с сервоуправлением. Некоторые методы тестирования определяют или ограничивают скорость загрузки определенным значением или диапазоном, тогда как другие методы запрашивают данные на основе процедур тестирования, выполняемых с очень низкой скоростью.
Прочность при сжатии
Прочность при сжатии – важное механическое свойство. Характеризуется пределом прочности породы при сжатии в сухом состоянии. Действующий стандарт на блоки подразделяет породы по Этому показателю на три класса: прочные (свыше 80 МПа), средней прочности (40—80 МПа), и низкопрочные (5—40 МПа).
Рис. 16. Схема гидравлического пресса для испытаний образцов на сжатие
Стандарт на камни бортовые (ГОСТ 6666—81) допускает изготовление этой продукции из горных пород с пределом прочности при сжатии не ниже, МПа: для изверженных пород – 90, метаморфических и осадочных – 60. Стандарт на камни брусчатые (ГОСТ 23668—79) допускает изготовление их из изверженных пород с пределом прочности не ниже 100 МПа. Стеновые камни из горных пород (ГОСТ 4001 – 84) в зависимости от предела прочности при сжатии подразделяются на 14 марок (от 4 до 400).
1 – станина; 2 – гидроцилиндр; 3 – поршень, 4 – нижняя плита; 5 – испытываемый образец камня; в – верхняя плита; 7 – установочный винт; 8 – манометры; 9 – насос
Определение предела прочности горных пород при сжатии производят на пяти образцах кубической формы с ребром 40—50 мм или цилиндрах диаметром и высотой 40 – 50 мм. Каждый образец перед испытанием очищают щеткой от рыхлых частиц, пыли и высушивают до постоянной массы. Затем тщательно обрабатывают на шлифовальном станке грани образцов, к которым будет приложена нагрузка, для обеспечения их параллельности. После этого образцы измеряют штангенциркулем, устанавливают в центре опорной плиты пресса (рис. 16), имеющей разметку для центровки образцов, и прижимают верхней плитой пресса, которая должна плотно прилегать по всей поверхности верхней грани образцов.
Нагрузку на образец при испытании увеличивают непрерывно и постоянно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20—60 с после начала испытаний. Величина разрушающей нагрузки должна составлять не менее 10 % от предельно развиваемого прессом усилия. Момент разрушения образца устанавливают по началу обратного движения указательной стрелки силоизмерителя при работающем нагружающем устройстве.
Для вычисления предела прочности при сжатии определяют разрушающее усилие непосредственно по силоизмерителю или по тарировочным таблицам, прилагаемым прессу. При использовании манометров разрушающее усилие может быть определено как произведение площади поршня пресса на максимальное давление масла в прессе в момент разрушения образца (по показанию манометра).
Предел прочности образца при сжатии Rсж, МПа, вычисляют с точностью до I МПа по формуле
Предел прочности породы при сжатии вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний пяти образцов. Значения этого показателя для большинства видов облицовочного камня, используемого в строительстве, даны в приложении.
Кроме предела прочности горных пород при сжатии в сухом состоянии, в процессе проведения испытания обычно определяют также и значение этого показателя у пород в водонасыщенном состоянии, что необходимо для оценки размягчения породы. Эти испытания проводятся аналогично вышеописанным (испытания сухих образцов) с той лишь разницей, что перед раздавливанием на прессе образцы выдерживаются в сосуде с водой комнатной температуры в течение 48 ч.
Прочность на сжатие
11. Прочность на сжатие определяется различными методами.
К методам неразрушающего контроля относятся:
— Ультразвуковые методы, реализуемые с помощью серийных приборов типа УКБ, УК-14П, УК-10ПМС и ТIСО фирмы РROCEQ (Швейцария).
Массовые измерения скорости продольных волн следует проводить с использованием малогабаритных переносных приборов УК-14П и ТIСО с цифровым видом индикации. Ультразвуковые измерения позволяют: выполнить измерение прочностных и упругих характеристик бетона, оценку однородности бетона, выявить степень и глубину ослабления его поверхностных слоев.
Исследования бетона по выбуренным из конструкций кернам осуществляются на стационарных гидравлических прессах.
Выбуривание производится при помощи установок алмазного кернового бурения, например, типа DD-100 или DD-250 фирмы HILTI. Прессовые испытания образцов бетона проводятся на гидравлических прессах по ГОСТ 28570-90 с учетом ГОСТ 18105-86. По результатам прямых испытаний бетона устанавливается его фактическая прочность и определяется средний поправочный коэффициент для построения тарировочных зависимостей.
Смотри также родственные термины:
3.3 прочность на сжатие при 10 %-ной относительной деформации (compressive stress at 10 % relative deformation) s10: Отношение значения сжимающей силы F10 к первоначальной площади поперечного сечения образца [см. рисунки 1с и 1d] при его 10 %-ной относительной деформации e10 при условии, что 10 %-ная относительная деформация достигнута до начала возможной пластической деформации или разрушения образца.
3.3 прочность на сжатие при 10 %-ной относительной деформации (compressive stress at 10 % relative deformation) σ10: Отношение значения сжимающей силы F10 к первоначальной площади поперечного сечения образца (см. рисунки 1с и 1d) при его 10 %-ной относительной деформации ε10 при условии, что 10 %-ная относительная деформация достигнута до начала возможной пластической деформации или разрушения образца.
20. Прочность на сжатие при 10%-ной деформации
Величина напряжения, вызывающего изменение толщины изделия на 10%
Полезное
Смотреть что такое «Прочность на сжатие» в других словарях:
прочность на сжатие — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN compressive strength … Справочник технического переводчика
Прочность на сжатие — – буквенное обозначение прочности при испытании кубических образцов – fс. сube для цилиндрических – fc. cyl, в соответствии со стандартом EN 12390 3. Вид образцов для испытаний должен быть согласован между заказчиком и изготовителем до… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
прочность на сжатие — gniuždomasis stipris statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Didžiausias gniuždymo įtempis, kuriam esant medžiaga suyra. atitikmenys: angl. compression strength; compressive strength vok. Druckfestigkeit, f rus. прочность на… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
прочность на сжатие камней (блоков) — Средняя прочность на сжатие установленного количества камней (блоков). [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции EN compressive strength of masonry units … Справочник технического переводчика
прочность на сжатие при 10 %-ной деформации — Величина напряжения, вызывающего изменение толщины изделия на 10 %. [СТ СЭВ 5063 85] Тематики материалы и изделия теплоизоляционные … Справочник технического переводчика
Прочность на сжатие при 10 %-ной относительной деформации — Прочность на сжатие при 10 % ной относительной деформации – отношение значения сжимающей силы F10 к первоначальной площади поперечного сечения образца (см. рисунки 1с и 1d) при его 10 % ной относительной деформации ε10при условии, что 10 %… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
прочность на сжатие при 10 %-ной относительной деформации — 3.3 прочность на сжатие при 10 % ной относительной деформации (compressive stress at 10 % relative deformation) s10: Отношение значения сжимающей силы F10 к первоначальной площади поперечного сечения образца [см. рисунки 1с и 1d] при его 10 % ной … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации — 20. Прочность на сжатие при 10% ной деформации Величина напряжения, вызывающего изменение толщины изделия на 10% Источник: СТ СЭВ 5063 85: Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
приведенная (нормализованная) прочность на сжатие камней (блоков) — Прочность камней (блоков) на сжатие в пересчете по прочности на сжатие эквивалентного камня (блока) шириной и высотой по 100 мм в воздушно сухом состоянии. [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011]… … Справочник технического переводчика
Прочность на сжатие
Содержание
Введение [ править ]
На атомном уровне молекулы или атомы при растяжении раздвигаются, тогда как при сжатии они прижимаются друг к другу. Поскольку атомы в твердых телах всегда пытаются найти положение равновесия и расстояние между другими атомами, во всем материале возникают силы, противодействующие как растяжению, так и сжатию. Поэтому явления, преобладающие на атомном уровне, подобны.
Прочность на сжатие измеряется на материалах, компонентах [1] и конструкциях. [2]
Есть разница между инженерным стрессом и настоящим стрессом. По своему основному определению одноосное напряжение определяется следующим образом:
где F = приложенная нагрузка [Н], A = Площадь [м 2 ]
Как уже говорилось, площадь образца изменяется при сжатии. Таким образом, в действительности площадь является некоторой функцией приложенной нагрузки, то есть A = f (F). Действительно, напряжение определяется как сила, деленная на площадь в начале эксперимента. Это называется инженерным напряжением и определяется следующим образом:
A 0 = площадь исходного образца [м 2 ]
Соответственно, инженерная нагрузка будет определяться:
где l = текущая длина образца [м] и l 0 = исходная длина образца [м]
где F * = нагрузка, прилагаемая непосредственно перед дроблением, а l * = длина образца непосредственно перед дроблением.
Отклонение инженерного напряжения от истинного напряжения [ править ]
В практике инженерного проектирования профессионалы в основном полагаются на инженерный стресс. На самом деле настоящий стресс отличается от инженерного. Следовательно, расчет прочности материала на сжатие по данным уравнениям не даст точного результата. [ требуется пояснение ] Это связано с тем, что площадь A 0 поперечного сечения изменяется и является некоторой функцией нагрузки A = φ (F).
Таким образом, разницу в значениях можно резюмировать следующим образом:
Сравнение прочности на сжатие и растяжение [ править ]
Бетон и керамика обычно имеют гораздо более высокую прочность на сжатие, чем на разрыв. Композиционные материалы, такие как композит из стекловолокна с эпоксидной матрицей, как правило, имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем предел прочности на сжатие. Металлы трудно испытать на разрушение при растяжении и сжатии. При сжатии металл выходит из строя из-за коробления / крошения / сдвига под 45 градусов, который сильно отличается (хотя и более высокие напряжения) от растяжения, которое не происходит из-за дефектов или образования шейки.