logo

Влияние формы и размеров образца бетона на прочность

Часть 1   Часть 2   Часть 3    Часть 4

Смазка опорных граней не только уменьшает временное сопротивление образца, но и выравнивает разницу между сопротивлениями больших и малых образцов. На основе этих данных можно заключить, что понижение прочности у образцов большого размера при обычном способе их испытания, т. е. без смазки, следует объяснить уменьшающимся влиянием опорного трения. Подходя к этому вопросу с элементарными соображениями, можно сказать, что задержка поперечных деформаций образца у опорных граней будет тем меньше, чем больше величина ρ отношения опорной площади образца к длине опорного периметра (величина ρ здесь играет такую же роль, как гидравлический радиус в потере напора движущейся жидкости от трения о стенки трубы).
Увеличение ρ понижает определяемую в опыте прочность бетона. Здесь интересно отметить опыты, проведенные для строительства плотины Гувера с бетонными образцами весьма больших размеров. Бетон имел состав 1: 2,44:3,3 по весу, водоцементное отношение 0,54 (по весу), максимальный размер зерен заполнителя 1,5", осадка конуса 7,5 см. Образцы имели цилиндрическую форму и испытывались на гидравлическом прессе мощностью в 1800 т. Результаты испытания показали, что понижение прочности постепенно затухает при значительном увеличении размеров образца.
Если сопоставить между собой кубический и цилиндрический образцы с одинаковой площадью опорных граней, то сопротивление цилиндрического образца (при H = D) должно составлять 0,89 от сопротивления кубика. И действительно, Гелер нашел в своих опытах, что при указанных условиях прочность цилиндрического образца примерно равна 0,9 от прочности кубика; этот результат Гелер называет неожиданным и в дальнейшем объясняет его повышением трения в углах кубика.
Заканчивая на этом рассмотрение вопросов, связанных с влиянием, формы и размеров образца на определяемую опытом величину R, отметим еще, что на основании приведенных в этом параграфе соображений можно предсказать примерное соотношение между прочностямн американского и европейского нормальных образцов; такое соотношение необходимо знать при сопоставлении результатов опытов американских и европейских лабораторий. Согласно предыдущему прочность цилиндра с отношением h/d=1 составляет 0,9 от прочности кубика; с другой стороны, увеличение отношения h/d до 2, как это имеет место в американском образце, соответствует новому понижению прочности. Полагая последнее равным по Гелеру 0,9, получаем Rцил = 0,81R.
По материалам английских опытов отношение между прочностью стандартного цилиндра и куба было получено равным 0,73, но кубические образцы имели размер 30 см в стороне и, значит, пониженную прочность против нормального кубика со стороной 20 см примерна на 10%. Переходя к сравнению с этим последним, находим прежнюю цифру.
В заключение еще несколько слов о рациональной форме нормального образца для определения величины R. Опыт тогда дает лучшие результаты, когда образец имеет правильную геометрическую форму. Цилиндрическому образцу в этом смысле следует отдать предпочтение, так как гладкая цилиндрическая поверхность легче осуществляется без дефектов, чем поверхность кубика с двухгранными углами. В цилиндрическом образце влияние трения на опорных гранях одинаково по всему периметру трущейся поверхности, тогда как в кубике оно распределяется неравномерно и концентрируется в углах образца. Наконец цилиндрический образец с отношением h/d = 2 позволяет не только определять временное сопротивление сжатию бетона, но и исследовать, на нем деформации бетона; на кубических образцах определение деформаций обычно не производят, так как в этом случае деформации получаются сильно искаженными из-за влияния опорного трения. По всем этим соображениям следует считать, что американский цилиндр в качестве нормального образца для испытания бетона на сжатие обладает значительными преимуществами перед европейским кубиком. Переход к цилиндрическому образцу, о котором многократно и ранее поднимался вопрос в европейской печати, желателен; между прочим и расход бетона на изготовление образцов сократился бы на одну треть, что имеет значение при массовом производстве опытов.