logo

Влияние формы и размеров образца бетона на прочность

Часть 1   Часть 2   Часть 3    Часть 4

Для определения временного сопротивления бетона сжатию R у нас в Союзе, так же как и в других странах Европы, до последнего времени были приняты кубические образцы со стороной 20 или 30 см. Образцы со стороной 30 см применяются сравнительно редко, так как при массовых опытах они требуют большого расхода бетона и кроме того их испытание можно производить только на прессах значительной мощности, во всяком случае в 2,25 раза большей, чем для кубиков со стороной 20 см. С 1940 г. у нас введены образцы с размерами сторон 10, 15 и 20 см, причем куб 20х20х20 см остается по-прежнему стандартным, так как к нему приводится сопротивление сжатию меньших кубиков умножением на соответствующие коэффициенты (см. ОСТ 90050—39). В практике американских лабораторий нормальным образцом является цилиндр с отношением высоты к диаметру, равным двум (А = 12", d = 6"); в Англии нормальный образец имеет кубическую форму со стороной 6" (15 см).

Для исследования деформаций бетона применяют или цилиндр или призматический образец квадратного сечения с отношением высоты к диаметру или к стороне сечения равным или большим 2; кроме того в последнее время сопротивление призмы стали вводить также и в расчеты прочности железобетонных элементов. Применение образцов различной формы и заметное влияние последней на величину R создают необходимость в специальной терминологии и обозначениях: кубиковая прочность Rкуб (или просто R), цилиндрическая прочность Rцил, призменная прочность Rпр.

В настоящем параграфе подвергнем анализу влияние геометрической формы и абсолютных размеров образца на величину R, пользуясь данными опытов и элементарными теоретическими соображениями.

Влияние опорного трения. Если бетонный кубик хорошо изготовлен, т. е. имеет достаточно однородное строение и правильную геометрическую форму, то, разрушаясь под действием нагрузки, равномерно распределенной по двум его граням, он приобретает обычно форму двух усеченных пирамид, сложенных своими малыми основаниями.

Особенно отчетливо такая картина разрушения наблюдается для образцов из раствора или из бетона с мелким заполнителем; при большой неоднородности материала или при наличии внутренних пороков (пустот, каверн) преждевременные трещины искажают правильную форму разрушения. Последняя же показывает, что причиной разрушения в данном случае являются силы сдвига, действующие по плоскостям, наклоненным к поперечному сечению образца; при этом наклон плоскостей сдвига значительно превышает 45°, так что ни одна из них не может уместиться в пределах высоты образца. Подобный характер разрушения обусловливается значительным влиянием трения, возникающего на торцевых гранях кубика, зажатого между плитами испытательной машины. Трение задерживает поперечные деформации образца (поперечное расширение) и не позволяет им развиться до "предельной величины, соответствующей разрыву бетона. Но если уничтожить трение или во всяком случае значительно уменьшить его введением смазки на торцевых гранях кубика, то разрушение принимает совершенно иной вид: в образце образуются трещины, параллельные направлению сжатия. Теперь трение уже не препятствует развитию поперечных деформаций образца, и они увеличиваются до тех пор, пока не произойдет разрыв бетона. А так как сопротивление бетона разрыву значительно меньше его сопротивления сдвигу, то разрушение от разрыва происходит при гораздо меньшей сжимающей нагрузке, чем разрушение от сдвига.