|
|
|
 |
 Воздействие внешних сил вызывает деформацию строительных конструкций. Длина тела, которое поддается деформации, изменяется (уменьшается или увеличивается) на величину, которая называется абсолютной деформацией. Однако деформационные свойства строительных материалов удобнее характеризовать относительной, а не абсолютной деформацией, которая рассчитывается как отношение показателя абсолютной деформации к первоначальному размеру тела (до деформирования).
Стоит отметить, что различные твердые тела по-разному проявляют реакцию на снятие нагрузки, проявляя при этом свойства пластичности и упругости.
Упругостью называется свойство самопроизвольного восстановления первоначальной формы твердого тела после прекращения воздействия внешней нагрузки. Упругая деформация, которая полностью исчезает после снятия внешней силы, называется обратимой. Способность материала под воздействием внешней нагрузки изменять первоначальную форму, однако при этом сохранять сплошность структуры называется пластичностью. Остаточная или пластичная деформация, которая не исчезает после снятия действия внешней силы, называется необратимой.
Прочность материала – это свойство сопротивления разрушению под действием напряжения, которое вызвано внешними нагрузками. Количественной характеристикой прочности является предел прочности материала, который численно равный разрушающему напряжению для данного материала. Вследствие того, что строительные материалы отличаются неоднородностью, то предел их прочности определяется средним результатом испытания серии образцом. В экспериментальных исследованиях для определения прочности строительных материалов применяют образцы, имеющие правильную геометрическую форму – призмы, кубы, стержни, цилиндры, полоски. Процедура испытания, размеры образцов, скорость и вид нагрузок, правила обработки результатов должны быть выдержаны в строгом соответствии с существующими требованиями стандарта. Отметим, что размеры и форма образцов, а также состояние опорных поверхностей в значительной мере влияют на результаты испытаний. Так, например, кубики малых размеров имеют более высокий предел прочности при сжатии, чем кубики, изготовленные из того же материала, однако имеющие больший размер. Этот факт объясняет то, что при сжатии возникает поперечное расширение образца. Силы трения, которые возникают между плитами пресса и опорными гранями образца, удерживают частицы образца, которые прилегают к плитам, от разрушения и поперечного расширения. Как правило, строительные материалы испытывают растягивающей или сжимающей нагрузкой. Однако прочность также можно измерять при срезе, изгибе и пр.
Испытывая поперечное расширение, средние части образца расширяются в первую очередь. Вследствие испытания кубов из хрупких строительных материалов (раствора, бетона, камня и пр.) образовывается форма разрушения в виде 2-х усеченных пирамид, которые сложены вершинами. Если опорные грани куба хорошо смазать, например, парафином, то силы трения уменьшаются. При этом вследствие свободного поперечного расширения куб распадется на несколько слоев, которые разделены вертикальными трещинами. Результаты исследований показывают, что прочность при сжатии образца со смазанными опорными поверхностями составляет примерно 50% прочности аналогичного образца, опорные поверхности которого не смазаны.
Отметим, что скорость нагружения образца также существенно влияет на результаты испытания. Завышенные результаты получаются в тех случаях, когда нагрузка растет быстрее, чем это установлено стандартом. Это объясняется тем, что пластические деформации не успевают развиваться.
Нагрузка выражается в меганьютонах, площадь – в квадратных метрах, поэтому предел прочности, как и напряжение, в Международной системе единиц измеряется в МН/м2 или в МПа. Стоит отметить, что в некоторых нормативных документах сохранена размерность показателя предела прочности в технической системе единиц, а именно – кгс/см2. Строительные материалы отличаются прочностью, которая колеблется в широких пределах. Например, для гранита указанный показатель при сжатии равен 120…250 МПа, для силикатного и керамического кирпича – 30 МПа, для конструкционного бетона предел прочности составляет 80 МПа. Стоит отметить, что бетон лучше других строительных материалов сопротивляется сжатию. Это учитывается при проектировании конструкций из бетона – бетон должен воспринимать сжимающие нагрузки. В отдельных конструкциях учитывают прочность на растяжение при изгибе, а также прочность на растяжение.
Для обычной строительной стали при растяжении предел прочности составляет 380 МПа, для тяжелого бетона – 1…4 МПа.
Стоит отметить, что большее количество строительных материалов отличаются хрупкостью. При сжатии предел прочности строительных материалов таких, как бетон, в значительной мере превышает аналогичный показатель при растяжении. Этот фактор указывает на то, что такие строительные материалы должны использоваться для строительства сжимаемых конструкций – стен, колонн. Стоит отметить, что современные конструкционные энергосберегающие материалы преимущественно имеют достаточную прочность на сжатие для строительства жилых помещений.
Строительные материалы в зависимости от прочности разделяются на марки. Стоит отметить, что марка строительного материала по прочности – это самый важный показатель его качества. Все строительные материалы охватывает единая шкала марок. Марка в нормативных документах указывается в кгс/см2.
Ударной или динамической прочностью называется свойство строительного материала оказывать сопротивление разрушению при ударных нагрузках. Данный показатель характеризуется количеством работы, которая затрачена на разрушение образца стандартного типа, отнесенной к площади поперечного сечения используемого образца (Дж/м2) или единице объема (Дж/см3). Ударное сопротивление – это очень важная характеристика материалов, которые применяются при устройстве фундаментов полов зданий промышленного типа, машин, дорожных покрытий и пр.
Коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) строительного материала рассчитывается как отношение показателя прочности к относительной плотности. Отметим, что лучшие конструкционные материалы отличаются высокой прочностью при малом показателе собственной плотности. Так, к.к.к. можно увеличить за счет снижения плотности строительного материала, либо же увеличения его прочности.
Важнейшим экономическим и техническим требованием является однородность прочности строительных материалов. Для оценки данного показателя применяют результаты контрольных испытаний образцов, которые были получены за определенный временной период. Отметим, что на прочности материалов сказываются точность дозирования составных компонентов, качество сырья и прочие технологические факторы. Однородность материала тем выше, чем ближе к среднему значению частные результаты испытания образцов.
Архив:
2008
2009
2010
2011
2012
В процессе вероятностно-статистического контроля качества строительные материалы по прочности подразделяют на классы. При проектировании принимается определенная статистическая обеспеченность. Класс прочности строительного материала характеризует показатель прочности со указанной статистической обеспеченностью.
|
|
