Влияние формы и размеров образца бетона на прочность
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4
В 1937 г. инж. В. Г. Лукин проделал ряд опытов с обыкновенным и вибрированным бетоном четырех марок — 90, 130, 200 и 350. Испытано было 120 призм квадратного сечения 20х20 см и высотой 50 см, т. е. с отношением h/a=2,5; каждой призме соответствовал близнец-кубик 20х20х20 см. Испытания производились в возрасте 7, 30, 45, 90 и 130 дней. Одновременно с определением прочности призм производилось измерение их деформаций при помощи тензометров Гугенбергера, устанавливаемых на всех четырех боковых гранях призмы. Результаты этих опытов весьма поучительны. Отношение Rпр/R колебалось для различных образцов в пределах от 0,62 до 0,88. Однако для всех тех призм, в которых, удавалось достигнуть центральной передачи сжимающей нагрузки, что обнаруживалось близкими друг к другу показаниями тензометров на всех четырех гранях призмы, отношение Rпр/R получалось более 0,8. И, наоборот, отношение меньше 0,8 наблюдалось только для тех призм, в которых вследствие дефектов геометрической формы, неправильной установки в машине или недостаточной однородности бетона тензометры показывали значительно расходящиеся деформации, т. е. когда призмы испытывали неравномерное сжатие. Эти результаты имели аналогичный характер как для бетонов всех испытанных марок, так и для различных возрастов.
Вместе с тем необходимо заметить, что длительность испытания кубика и призмы была неодинакова: в то время как испытание кубика длилось 3—4 мин., испытание призмы продолжалось около 1 часа благодаря производившимся замерам деформаций и выдержке после каждого промежуточного загружения. А это обстоятельство должно было повлечь за собой понижение наблюдаемой прочности призм по сравнению с кубиками.
На основании всех приведенных данных по вопросу о влиянии высоты призмы необходимо сделать пока следующие выводы:
1. Отношение Rпр/R падает с увеличением h/a, причем скорость
падения постепенно затухает. Различие в интенсивности понижения Rпр
по сравнению с кубиковой прочностью, полученное в разных лабораториях, следует
приписать неодинаковым условиям испытания образцов.
2. Влияние марки бетона на величину отношения Rпр/R возможно, однако
величина этого влияния, вероятно, меньше, чем следует из формулы Графа.
3. Для невысоких призм отношение Rпр/R весьма близко к 0,8 и не
меньше этой величины для бетонов, имеющих прочность от 100 до 300 кг/кв. см.
Влияние абсолютных размеров образца. Опыты обнаруживают, что на сопротивление
сжатию бетонного образца оказывают влияние не только его форма, но и абсолютные
размеры, а именно: с увеличением размеров образца сопротивление уменьшается. Так
например, Бурхарц (Burchartz) приводит следующие результаты своих опытов с
образцами кубической формы. Принимая сопротивление нормального кубика (со
стороной 20 см) за единицу, Бурхарц получил для кубика со стороной 10 см
увеличение прочности на 9%, а для кубика со стороной 30 см, наоборот, понижение
прочности на 12%.
Проф. Ферстер (Foerster) объясняет понижение прочности в больших образцах тем,
что последние при стандартном изготовлении получают меньшую плотность, чем
образцы малых размеров. Однако это объяснение, имеющее известную долю основания,
не является исчерпывающим, так как и при одинаковой плотности большие образцы
обнаруживают меньшую прочность.
Большую ясность в этот вопрос внесли упомянутые выше опыты Гелера в Дрезденской лаборатории. Из бетона состава 1:2:3 на высокосортном цементе и с водоцементным отношением 0,73 были изготовлены кубики трех размеров: 10, 20 и 30 см в стороне. Кубики испытывались (в возрасте 14 дней) в нормальных условиях (без смазки опорных граней), с незначительной смазкой и наконец с более совершенной смазкой (металлическая пластинка и стеарин.