logo

Сопротивление бетона разрыву

Часть 1   Часть 2

Экспериментальное определение величины временного сопротивления бетона разрыву производят различными способами. Я остановлюсь здесь на их кратком рассмотрении.

Осевое растяжение. Наиболее распространено определение величины R' из непосредственного опыта на осевое растяжение. Образец в этом случае следует брать с призматическим участком значительной длины для того, чтобы обеспечить равномерное распределение внутренних усилий в его средней части; поперечное сечение образца должно быть также достаточных размеров, чтобы уменьшить влияние неоднородности бетона (особенно при крупной щебенке).

Необходимо иметь в виду, что результаты опыта сильно зависят от правильности геометрической формы образца и точности его установки в машине; незначительный перекос или эксцентриситет могут сильно отразиться на величине R'.

Не следует применять образцов в виде восьмерок, как это принято при испытании цемента, ибо здесь нужно предполагать весьма значительную неравномерность в распределении напряжений в сечении разрыва.

Испытание трубчатого образца. Учитывая трудности безупречного проведения опыта с бетоном на осевое растяжение, Погани (Pogany) предлагает определять величину R' путем испытания полых цилиндрических образцов давлением воды. В его опытах длина образца была 100 мм, внешний диаметр 54 мм, внутренний 32 мм; образец вставляется одним концом в железную трубу с запаянным дном, а другим концом в трубу, соединенную с насосом и манометром; в местах соединения образца с трубами вводилась изолирующая прокладка. Пренебрегая напряжениями сжатия, возникающими по направлению оси образца (чтобы исключить эти напряжения, необходимо поставить опыт таким образом, чтобы давление воды не передавалось на торцевые грани образца, а действовало только радиально), Погани вычисляет R' как кольцевое растягивающее напряжение, пользуясь формулой Ламе (Lame) для цилиндрической трубы с толстыми стенками, подверженной внутреннему давлению.

Опыт на кручение. Величину временного сопротивления бетона разрыву можно находить также из опыта с кручением цилиндрического образца. У поверхности такого образца в каждой точке возникают касательные напряжения, из которых одно направлено по образующей цилиндра, а другое — к нему перпендикулярно по касательной к окружности поперечного сечения, проходящего через рассматриваемую точку. Оба главных напряжения направлены под углом 45° к оси цилиндра и одному из них — растягивающему — отвечают трещины разрыва, которые можно наблюдать при скручивании бетонных образцов. Действительно, сопротивление бетона растяжению значительно меньше его сопротивления сдвигу, поэтому в данном случае критическим для прочности образца является не касательное напряжение т, а главное растягивающее напряжение, той же величины. Допуская справедливость законов упругости до момента разрушения бетона, можно вычислить напряжение и принять его равным временному сопротивлению разрыву R'. Этот прием использовали Руделоф, Бах (Rudeloff, Bach) и другие в своих опытах. Так, в опытах Баха с бетоном, кубиковая прочность которого равнялась 294 кг/см2, среднее сопротивление скручиванию (или, что то же, разрыву) получилось равным 25,6 кг/см2.

Кроме описанных здесь методов экспериментального определения сопротивления разрыву R' в практике часто пользуются нахождением этой величины из опытов на излом бетонных балок. Этому вопросу, представляющему особый интерес, посвящен следующий параграф.

Весьма малое сопротивление бетона разрыву по сравнению с его прочностью на сжатие представляет один из наиболее существенных дефектов этого материала. Незначительность величины R' и большая неопределенность в ее точном установлении заставили железобетонщиков в своих расчетах отказаться от учета сопротивления бетона в растянутых зонах армированных элементов, что в свою очередь привело расчетные формулы к чрезвычайной условности и неточности и в конце концов вызвало кризис всей теории расчета. С другой стороны, в ряде технических задач высокое сопротивление бетона разрыву является существенно необходимым, и это заставило изыскивать пути или к повышению величины R' специальными приемами или, наоборот, к понижению самих растягивающих напряжений в бетоне. С этими вопросами нам придется еще встречаться в дальнейшем.