Механизм и характер разрушения сжимаемых образцов.

Разрушение бетонного образца, как показывают опыты, возникает вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. Сначала по всему объему возникают микроскопические трещинки отрыва. С ростом нагрузки трещинки соединяются, образуя видимые трещины, направленные параллельно или с небольшим наклоном к направлению действия сжимающих сил.

Затем трещины раскрываются, что сопровождается кажущимся увеличением объема. Наконец, наступает полное разрушение.

Влияние условий испытания на прочность бетона при сжатии – формы и размеры образца, длительности и многократного приложения нагрузки. Кубиковая и призменная прочность бетона.

Как показывают опыты схема разрушения и временное сопротивление бетона при сжатии в значительной мере зависят как от абсолютных размеров образца, так и от соотношения размеров.

С точки зрения практики, наиболее удобным представляется испытание бетонных кубов. В соответствии с ГОСТ производят испытание бетонных кубов с ребром 15см, допускается также испытание кубов с ребром 10см и 20см. При этом временное сопротивление бетонных кубов будет тем больше, чем меньше абсолютные размеры образца.

В европейских странах принято испытывать бетонные куба с отношением высоту к диаметру 2:1 и площадью основания 200 кв.см. Бетонные цилиндры сложнее в изготовлении в условиях строительной площадки, однако позволяют унифицировать методы испытаний при укладке бетонной смеси и высверливании кернов из выполненных конструкций.

Как показывают опыты, бетонные кубы разрушаются от разрыва в поперечном направлении. После разрушения образец представляет собой две пирамиды направленные вершинами друг к другу. Наклон трещин (граней пирамиды) вызван наличием трения по опорным плоскостям пресса, которое сдерживает поперечные деформации бетона и не дает ему разрушиться от разрыва в поперечном направлении.

Характер разрушения бетонных образцов в виде куба при сжатии:

а – при трении по опорным плоскостям;

б – при отсутствии трения.

При отсутствии трения по опорным плоскостям, т.е. при наличии смазки или упругих прокладок (например, резиновых) разрушение бетонных кубов происходит по обычной схеме – с образованием параллельных трещин и разрыва в поперечном направлении. В соответствии с ГОСТ бетонные образцы испытывают при отсутствии смазки, т.е. с трением по опорным плоскостям.

Временное сопротивление бетонных кубов называют кубиковой прочностью.

Так как кубиковая прочность получена при наличии трения по опорным плоскостям, то кубиковая прочность, полученная при испытаниях по ГОСТ, является завышенной относительно реальной прочности. Кроме того, реальные конструкции практически всегда отличаются по форме от кубов, и, как правило, представляют собой прямоугольные параллелепипеды (призмы) или цилиндры.

Для получения наиболее достоверных данных о прочности бетона испытывают образцы в виде прямоугольных призм.

Зависимость прочности бетона от отношения размеров испытываемого образца:

а - схема испытываемого образца;

б - график зависимости призменной прочности бетона от отношения размеров испытываемого образца.

Опыты показывают, что при увеличении отношения высоты призмы к размеру основания временное сопротивление образцов уменьшается. При соотношении h/a приблизительно равном 4, временное сопротивление перестает уменьшаться и приближается к некоторой величине (т.е. имеет асимптоту) прочности. Как показывают результаты испытаний, данная прочность приблизительно на 30% меньше кубиковой.

Временное сопротивление бетонных призм с соотношением высоты к основанию равном 4 называется призменной прочностью.

Призменная прочность является реальной прочностью бетона, т.к. не зависит от наличия трения по опорным плоскостям, размера образца и т.д. Однако изготовление призм в условиях строительной площадки затруднено, в связи с чем принято в большинстве случаев испытывать бетонные образцы в виде кубов с переводом кубиковой прочности в призменную.