НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР (НИИСК)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ ,«-*■ БЕТОНА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ СЖАТИИ

Одобрены секцией № 1 Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССР Протокол № 9 от б июня 1986 г.

КИЕВ 1986

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ „°-е- БЕТОНА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ СЖАТИИ

КИЕВ 1986

3.6. Испытания проводятся по схеме четцрехточечного изгиба Срио. 7 ).

Л

Рис. 7. Схема испытаний балок на изгиб I - опытный образец; 2 - траверса;

3 - распределительные пластины; 4 -силоизмеритеяи; 5 -рамка для крепления прогибомеров

3.7.    Нагружение образцов производится ступенями с выдержкой на каждой из них. Длительность выдержек одинакова на протяжении всех испытаний и обусловливается минимальной затратой времени, необходимого для снятия показаний приборов. Ступени нагрузки прикладываются таким образом, чтобы приращение средних относительных продольных деформаций сжатой грани на каждой ступени составляло 20 х 10“^ ед.

3.8.    В процессе нагружения измеряются усилия, передаваемые на опытный образец, продольные деформации бетона, прогибы балок.

3.9.    В ходе испытаний фиксируются несуа^я способность (максимальная нагрузка) и разрушающая нагрузка.

Неоущая олособнооть образца устанавливается по максимуму на кривой "нагрузка - деформации".

В качестве разрушающей принимается нагрузка, при которой выкалывается бетон сжатой зоны или происходит разрыв арматуры. Разрушение сжатой зоны (образование поверхности выкола) устанавливается по резвому изменению приращений показаний тензоре-зисторов, расположенных в зоне разрушения.

3.10. Усилие контролируется кольцевыми (либо другими) динамометрами, установленными в местах сдирания образца (см. рис. 7); цена деления при этом должна быть больше 0,5# от максимальней нагрузки.

ю

3.II. Средние продольные деформации бетона измеряются на базе 500 мм микроиндикаторами либо другими приборами, обеспечивающими надежное измерение укорочения (удлинения) базы с точностью ±0,001 мм. Возможная конструкция оснастки для измерения продольных деформаций показана на рис. 8.

Для измерений локальных деформаций, позволяющих фиксировать момент разрушения ожатой зоны бетона (см* п. 3.9), в пределах исследуемой зоны наклеивается цепочка тензорезисторов с базой измерения 50 мм.

3*12. Црогибы измеряются в трех точках индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм, которые устанавливаются на специальную рамку (см. рис. 7).

Схема расположения приборов и наклейки тензорезисторов принимается по рис. 9.

3.13.    С момента распалубки

образцов до начала испытаний должны вестись тщательные наблюдения за усадкой* Деформации связанной усадки    и

«Ь. измеряются непосредственно на опытных образцах (железобетонные балки) теми же приборами, что и средние продольные деформации при испытаниях. Балка при этом устанавливается на опоры в соответствии с расчетной схемой с измерением деформаций от ее собственного веса.

3.14.    При проведении эксперимента должны щатедьно измеряться геометрические размеры балки, фактическая толщина защитного слоя, а также расстояние от оси приборов до сжатой (растянутой) грани.

Обработка опытных данных

3.15.    При обработке опытных данных следует учитывать различие между замеренным в опыте взаимным смещением реперов, фиксируемым приборами, и фактическими фибровыми деформациями, которые вычисляются по формулам:

Z_it и - 2 <е*-*е<г)н+*.<м<е+дед) _ДЛС51П-    .

^е'^С ^    п

с „ (t.* ле^ун - г_л(ье*А* ^«I^r-sin ь.1у*ье*£. . (₇)

^{и с}    t. (ь.г<£ * а е^у    «и

где Lif и £ 2$ ~ фактические относительные деформации бетона от испытательной нагрузки соответственно на сжатой и растянутой градях; Ь t_Kp и ь - зафиксированное приборами соответственно взаимное сближение и удаление реперов; -база измерений; £ - расстояние от оси прибора, расположенного на сжатой г* или растянутой гранях образца, до соответствующей г пани н* л.+ ** +    ;    К    -    фактическая вы

сота балки.

3.16.    По полученным данным строятся графики "приведенный изгибающий момент ( ** * ^w }ЪК^г ) - фибровые Сна сжатой и растянутой гранях) деформации" и "приведенный момент - прогиб".

3.17.    Средние деформации арматуры от испытательной нагрузки вычисляются в предположении линейного распределения деформаций по высоте сечения:

^е*,е ^ж    )    Х«,,    (ь)

где X* * k*/h..

Полные средние деформации арматуры с учетом деформаций связанной уоадки на уровне арматуры £_s,₀ :

^£з * £_s,e - £₄,о,    С9)

тде    (10)

3.18.    Напряжения в арматуре 0's определяются с использованием значений ее полных средних деформаций по диаграмме

"    - £* *, полученной в результате стандартных испытаний.

3.19.    Начальные (до приложения нагрузки) фибровые деформации бетона определяются исхода из упругой работы бетона по формулам:

£<,о » - J-J*- ^£*.о [■<- 6 (X.-0.5JJ

И

где ^/ft J* « As/I)v.

Величина Еi принимается по данннм иодытаний стандартных образцов. Полные фибровые деформации бетона определяются с учетом начальных:

£< - £<jt - £<,. ;

12

в этапа	! "'ll.	! Lt g,tx	i	i £e,i*
нагру жения	’[ Ша 1	i х 10? г мм	jx I05	jx IO5 I
0	0	0	0	1,7
I	0,349	50	8,5	10,2
2	0,651	100	16,9	18,6
3	С,906	150	25,2	26,9
4	1,159	200	33,4	35,1
5	1,412	250	41,5	43,2
6	1,613	300	49,6	51,3
7	2,045	400	68,6	67,3
8	2,507	500	81,8	83,5
9	2,968	600	98,0	99,7
10	3,753	800	130,5	132,2
II	4,509	1000	163,2	164,9
12	5,203	1200	195,9	197,6
13	5,464	1300	212,4	214,1
14	5,742	1400	228,8	230,5
15	5,603	1496	245,2	246,9

Таблица 2

!    t    1    т

£s,eX'i £_£,i* x IO³, j x I0⁵{ x I0⁵|x I0⁵ jx IO⁵

MV j    f    f    j

0	0	4,5	0	-9,9	-19,652	0,46
44	7,3	11,8	5,2	-4,7	-9,330	2,36
96	16,0	20,5	11,7	1,6	3,573	4,18
154	25,9	30,4	19,3	9,4	18,659	5,89
218	36,8	41,3	27,7	17,8	35,333	7,74
284	48,1	52,6	36,5	26,6	52,801	9,30
354	60,2	64,7	45,9	36,0	71,460	10,66
504	86,2	90,7	66,5	56,6	112,35	13,85
642	109,9	114,4	85,0	75,1	149,07	16,82
782	134,1	138,6	103,9	94,0	186,59	19,22
1048	179,8	184,3	139,5	129,6	257,26	23,17
1300	223,0	227,5	172,8	162,9	321,04	27,06
1550	265,9	270,4	205,9	196,0	380,78	29,29
1664	285,3	289,8	220,6	210,7	403,39	29,21
1788	306,5	311,0	236,9	227	421,60	22,65
1862	318,7	323,2	245,4	235,5	431,09	-

УДК 624.044:539.383

Настоящие методические рекомендации о одержат указания по определение параметров полной Сем. стр. 3) диаграммы кратковременного сжатия бетона. Описаны способы испытаний, оборудование и оснастка, опытные образцы. Приводится методика обработки результатов измерении.

Рассчитаны на инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций, занимающихся нормированием параметров деформирования бетона и разработкой уточненных методов расчета железобетонных конструкций.

Разработаны в КИИСК Госстроя СССР кандидатами техн. наук В.Я.Еачинским и А.Н.Бамбурой, инженерами С.С.Ватагиным и Н.В.Журавлевой.

Изд. * 16-85    ГCJ    Научно-исследовательский

институт строительных конструкций ЧНИИСК) Госстроя СССР, 1985

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1Л. Настоящие методические рекомендации дают возможность унифицировать статические кратковременные испытания, направленные на получение полных Со ниспадающей ветвью) диаграмм сжатия бетона*

1*2. Рекомендации распространяются на испытания бетонных (центральное сжатие) и железобетонных (изгиб) образцов. Основные положения могут быть также использованы для исследований внецентренно сжатых элементов.

1.3.    В зависимости от задач эксперимента испытания на центральное сжатие и изгиб могут проводиться независимо друг от друга либо в комплексе.

1.4.    В опытах с центрально сжатыми образцами исследуется напряженно-деформированное состояние объема бетона, заключенного между плоскостями, отстоящими от торцов образца на четверть его длины, с изгибаемыми элементами - объема, заключенного между плоскостями» отстоящими от границ зоны чистого изгиба на расстояниях, равных высоте образца.

1.5.    Основными параметрами диаграммы сжатия бетона (рис. I), численные значения которых подлежат определению при испытаниях, являются:

- призменная прочность бетона; Е& - начальный модуль упругости бетона, определяемый при напряжениях 0% = 0,3;

- относительные деформации сжатия бетона, соответствующие напряжениям    ;    <5fa - напряжения в бетоне в момент

разрушения;    -    предельные    относительные деформации сжа

тия бетона.

В опытах с центрально еть тыми образцами целесообразно также определять нижнюю к\ся ^и верхнюю границы микротрещинообразования и соответствующие ш относительные де-формации е1,ея ^и £$,<*    •

1.6.    Размеры призм и балок, предназначенных для получения параметров диаграммы сжатия бетона, принимаются

з

до ши 2Л и 3.2 настоящих методических рекомендаций. Минимальней размер образца должен отвечать требованиям ГОСТ I0I8C-78 в зависимости от крупности заполнителя.

1.7.    Испытания по определению параметров диаграммы сжатия бетона должны сопровождаться вспомогательными испытаниями стандартных бетонных образцов согласно ГОСТ 10180-78 и ГОСТ 24452-80,

а при испытаниях на изгиб также и образцов арматуры соглтс -ГОСТ 12004-81.

1.8.    Образцы одной партии (основные и вспомогательные) должны быть изготовлены из бетона одного замеса с соблюдением требований ГОСТ 10180-78 к качеству форм, способу уплотнения бетонной смеси, условиям твердения и т.п.

1.9.    Если общая продолжительность испытаний превышает 0,5 мес. (для возраста бетона не менее 28 суток), следует предусмотреть контроль дрейфа изучаемых параметров во времени либо рандомизировать опыты.

2. ИСПЫТАНИЯ НА ОСЕВОЕ СЖАТИЕ Испытательное устройство

2.1. Испытательное устройство:

обеспечивает превышение энергии разрушения образца над потенциальной энергией системы "образец - испытательное устройство" с учетом энергии, накопленной силоизмерителем (условие удовлетворяется, если упругие деформации испытательной системы в два раза менняе, чем образца);

оснащается приспособлением, позволяющим центрировать бетонный образец по физической оси и поддерживать деформирование, близкое к центральному, в процессе всего испытания вплоть до разрушения (см. п. 2,14).

Загрузочное устройство должно позволять проводить испытания с различной скоростью деформирования и изменять ес в процессе испытаний#

2.2_Ф В качестве простейшего испытательного устройства,отвечающего указанным требованиям, рекомендуется использовать (см, рис# 2) винтовой пресс (максимальное усилие 500 к;:), сечения элементов которого подбираются из. условия

21 &&пр    4€о&р * № )

4

где 2авпр - суммарная упругая деформация пресса по направлению действия силы при максимальной нагрузке; *о€р - длина образца.

2*3. Для поддержания центрального деформирования образца рекомендуется использовать специальное приспособленке (рис. 3).

Вис. 2, испытательное устройство (винтовой пресс)

I - основание; 2 - колонна; 3 - подвижная траверса; 4 -втулка; 5 - зубчатое колесо;

6 - шестерня; 7 - привод редуктора; 8 - шарнир; 9 -центрирующее приспособление; 10 - силоизмеритель; II -опытный образец

рами 150x150x600, 100x100x400 мм.Допускается использозать приз

Методика испытаний

2.5.    Для определения параметров диаграммы сжатия по л. 1.5 рекомендуется испытывать не менее шести призм одной серии.

2.6.    Перед проведением испытания следует определять объемную

массу образцов. Образцы, объемная масса которых .отличается от оредней на 5% и более, бракуются.

5

2.7.    Испытание образцов производится ступенями с трехминутной выдержкой на каждой. На последних этапах нагружения она может быть увеличена до стабилизации деформаций.

Примечание . Считается, что деформирование на выдержке стабилизировалось, если его скорость не превышает IxIO-o отн. ед./мин.

2.8.    Приращение относительных деформаций образца в процессе нагружения должно составлять С2+2,5) х 1СГ^ (первые три этапа),

I х IQ~^ (остальные этапы деформирования на восходящей ветви диаграммы сжатия бетона по рис. I) и 5 х 1СГ^ (этапы на нисходящей ветви указанной диаграммы).

Если влияние скорости деформирования специально не исследуется, она не должна цревшать I х I0*⁴ отн. ед./мин.

2.9.    Б процессе испытаний контролируются усилие, передаваемое на образец, его продольные и поперечные деформации, скорость прохождения ультразвука. Целесообразно также измерять активность акустической эмиссии.

Показания всех приборов снимаются дважды - в начале и конце выдержки.

2.10.    Усилие, передаваемое на образец, контролируется силоиз-мерителем, установленным непосредственно между образцом и испытательным устройством, отвечающим требованиям п. 2.1 настоящих методических рекомендаций и обеспечивающим измерение усилия с ценой деления, большей 0,5% от максимальной нагрузки. При испытаниях, проводимых на винтовом прессе, в качестве силоизмерите-лей рекомендуется использовать тензометрические стаканы из бе-рилдшевой бронзы (ОСТ 22159.21-71), дуралюмината Д16Т (согласно ГОСТ 2685-75) иди легированной стали (ГОСТ 4543-71).

2.11.    Продольные и поперечные деформации образца измеряются

стационарными механическими или другими приборами с ценой деления 0,001 мм, а также тензорезисторами. Жесткие реперы для крепления приборов, измеряющих продольные деформации, наклеиваются по осям четырех боковых граней призмы на расстоянии    /4

от ее торцов. Приборы для измерения поперечных деформаций размещаются на середине высоты двух параллельных боковых граней;репе-ры для их крепления наклеиваются на перпендикулярные грани (рис. 4).

Применение съемных рамок для крепления приборов не рекомендуется. Тензорезисторы базой 50 мм тестообразно наклеиваются по четырем боковым граням в середине высоты призмы.

в

2Л2. При контроле деформаций особое внимание следует уделять обеспечению централь-ного деформирования образца, для чего необходимо предусмотреть лер-вичное центрирование и подцентрирование в процессе нагружения.

2.13. Первичное центрирование производится перед испытанием при нагрузке Р_ч , соответ-

ствующей напряжениям в бетоне <Sg & 0,3 fig , где kg - ожидаемая призменная прочность. Образец считается отцентрированным, если показания всех четырех приборов, измеряющих продольные деформации, отличаются от средних не более чем на 5%. В противном случае его следует полностью разгрузить и сместить центрирующее устройство (рис. 3) относительно образца в сторону менее сжатых граней с помощью болтов 3. После завершения первичного центрирования нагрузка на образец снижается до уровня 0,05 Рч, .

2.14.    Еоли в процессе нагружения происходит расцентрирование образца и разность показаний приборов превшает величину, оговоренную в п. 2.13, производят операцию подцентрирования, которая осуществляется при помощи центрирующего устройства по рис.З винтами 2 (в работу включаются винты, расположенные у менее сжатой грани).

В том случае, когда равномерности изменения показаний всех четырех приборов на ниспадающей ветви деформирования достичь не удается, следует ориентироваться на данные трех приборов.

2.15.    Скорость прохождения ультразвука измеряется стандартной аппаратурой. Излучатель и приемник ультразвука устанавливаются по диагонали на противоположных гранях призмы (рис. 5).

2.16.    Активность акустической эмиссии измеряется приборами САКЭМ-I конструкции НИИСК и другими с установкой приемника сигнале я и средней части испытываемого образца.

7

Обработка результатов испытаний 2.17* Диаграмма сжатая бетона строится в координатах "относительные деформации - средние напряжения в образце". Одновременно строятся диаграммы "напряжения - относительные поперечные деформации", "напряжения - скорость прохождения ультразвука" ("напряжения - активность акустической эмиссии"). Дяя определения параметров ^и    необходимы также

диаграммы "напряжения - изменение объема образца" и др.

2*18. При построении диаграммы сжатия бетона учитываются только данные, полученные при измерениях б начале выдержки.

2.19. Относительные продольные деформации образце

где hti - укорочение, полученное по показаниям каждого из приборов; €i_%    -    фактическая    база    прибора.

Примечание. В отдельных случаях (см. п. 2.14) деформации определяются по показаниям трех приборов.

Относительные поперечные деформации определяются как средние по показаниям двух приборов*

2.20* Средние сжимающие напряжения в испытываемом образце

<о * ^Р/а. ;    (3)

где Р - зафиксированная величина измеренного усилия; А** -фактическая площадь нормального сечения образца.

2.21. Основные параметры диаграммы сжатия бетона устанавливаются в соответствии с п. 1.5 настоящих методических рекомендаций.

2.22* За момент разрушения образца принимается момент образования хотя бы одной поверхности, разделяющей образец на части, что устанавливается по совокупности:

ь

качественного изменения характера диаграмм "напряжения -продольные деформации" и "напряжения - поперечные деформации";

резкого падения скорости прохождения ультразвука или увеличения активности акустичеокой эмиссии*

3. ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ

Испытательное ус тройо тво

3.1.    Испытания образцов на изгиб рекомендуется производить на специальной установке, отвечающей основным требованиям

п. 2.1 настоящих методических рекомендаций. Целесообразно использовать винтовой пресс Сем. рис. 2).

Опытные образцы

3.2.    В качестве опытных образцов используются железобетонные балки размерами 100x200x2900 или 150x300x3500 ш.

3.3.    Процент армирования балок назначается из условия, чтобы при испытании высота сжатой зоны не была тише чем 1/3 высоты образца.

При конструировании образцов ожидаемая высота сжатой зоны определяется по формуле

е *    /*    (4)

где - высота сжатой зоны при укороченной (прямоугольной) эпюре напряжений, вычисляемая согласно л. 3.II СНиП 2.03.01-33;

с0=0.- 0,0049 Rft ;    (5)

- ожидаемое опытное значение призменной прочности бетона; коэффициент, определяемый по п. 3.12 СНиП 2.03.01-83.

3.4.    Образцы армируются обычной (ненапрягаемой) арматурой в виде.сварных каркасов в соответствии с рис. 6.

Рис. 6. Схема армирования изгибаемых элементов

Методика испытаний,

3.5. Опытные образцы испытываются сериями. Для определения указанных в л. 1.5 параметров диаграммы сжатия рекомендуется испытывать не менее трех балок одной серии.