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.