Государственный стандарт СССР ГОСТ 29167-91 "Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении" (утв. постановлением Госстроя СССР от 25 ноября 1991 г. n 13)


Concretes. Methods for determination of fracture toughness characteristics


Дата ведения 1 июля 1992 г.


Настоящий стандарт распространяется на бетоны всех видов (кроме ячеистых), применяемых в строительстве, и устанавливает методы их испытаний для определения силовых и энергетических характеристик трещиностойкости при статическом кратковременном нагружении.

Требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.

Обозначения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении 1. Пояснения к терминам приведены в приложении 2.


1. Общие положения


1.1. Характеристики трещиностойкости определяют при равновесных и неравновесных механических испытаниях.

Равновесные испытания на стадии локального деформирования образца характеризуются обеспечением адекватности изменения внешних сил внутренним усилиям сопротивляемости материала с соответствующим статическим развитием магистральной трещины.

Неравновесные испытания характеризуются потерей устойчивости процесса деформирования образца в момент локализации деформации по достижении максимальной нагрузки, с соответствующим динамическим развитием магистральной трещины.

     1.2.  Для  определения  характеристик  трещиностойкости   испытывают

образцы с  начальным  надрезом.  При  равновесных  испытаниях  записывают

                                                                *

диаграмму F-V; при неравновесных испытаниях фиксируют значение F_с.

Допускается проведение равновесных испытаний с фиксацией текущих размеров развивающейся магистральной трещины (а_ij) и соответствующих значений прилагаемой нагрузки (F_ij) согласно приложению 3.

     1.3. По результатам испытаний определяют следующие основные  силовые

- в терминах коэффициентов интенсивности  напряжений (К),  энергетические

-  в  терминах   удельных   энергозатрат  (G)   и   джей-интеграла   (J),

                                       *

характеристики трещиностойкости: К_c,  K_с,  K_i,  G_F,  G_i,  G_ce, J_i,

 c

X_F

Значения R_bt, R_btf, E_в определяют по приложению 4.

1.4. Определяемые по настоящему стандарту характеристики трещиностойкости (наряду с другими характеристиками механических свойств) используют для:

сравнения различных вариантов состава, технологических процессов изготовления и контроля качества бетонов;

сопоставления бетонов при обосновании их выбора для конструкций;

расчетов конструкций с учетом их дефектности и условий эксплуатации;

анализа причин разрушений конструкций.


2. Образцы


2.1. Для определения характеристик трещиностойкости при равновесных испытаниях применяют образцы типа 1 - для испытаний на изгиб (черт. 1).

2.2. Для определения характеристик трещиностойкости при неравновесных испытаниях применяют образцы типов 1 - для испытаний на изгиб (черт. 1), 2 - для испытаний на осевое растяжение (черт. 2), 3 - для испытаний на внецентренное сжатие (черт. 3), 4 - для испытаний на растяжение при раскалывании (черт. 4).

2.3. Соотношение размеров и схемы нагружения образцов приведены на черт. 1-4.

Минимальные размеры образцов и размеры начальных надрезов принимают по таблице в зависимости от размера зерна заполнителя d_am.

2.4. Начальные надрезы наносят при помощи режущего инструмента или при формовании образцов путем закладывания фольги либо латунной (или стальной) пластины.

Ширина начального надреза не должна превышать 0,5 d_am и быть не более 2 мм.

2.5. Образцы для испытаний изготавливают по ГОСТ 10180 сериями не менее чем из четырех образцов-близнецов каждая, либо выбуривают (выпиливают) из изделий, конструкций, сооружений по ГОСТ 28570.


"Черт. 1."


"Черт. 2."


"Черт. 3."


"Черт. 4."


Примечание к черт. 1-4. Обозначения приведены в приложении 1, размеры образцов - в таблице.


мм

------------------T-----------------------------------------------------¬

¦   Максимальный  ¦                  Размеры образцов                   ¦

¦   размер зерна  +------------T-----------T-------------T--------------+

¦   заполнителя   ¦    Тип 1   ¦   Тип 2   ¦    Тип 3    ¦     Тип 4    ¦

¦      d_am       ¦            ¦           ¦             ¦              ¦

+-----------------+------------+-----------+-------------+-------T------+

¦   Менее 1,25    ¦ 40    10/5 ¦  40   15  ¦   40    10  ¦  100  ¦  30  ¦

¦   1,25-5,0      ¦ 70    25/5 ¦  70   25  ¦   70    15  ¦  100  ¦  30  ¦

¦    5,0-10,0     ¦100    35/5 ¦ 100   45  ¦  100    25  ¦  100  ¦  30  ¦

¦   10,0-20,0     ¦150    50/10¦ 150   60  ¦  150    35  ¦  200  ¦  60  ¦

¦   20,0-40,0     ¦200    70/10¦ 200   80  ¦  200    50  ¦  200  ¦  60  ¦

¦   40,0-60,0     ¦300   100/15¦ 300  120  ¦  300    75  ¦  400  ¦ 120  ¦

¦   60,0-80,0     ¦400   140/20¦ 400  160  ¦   -      -  ¦  400  ¦ 120  ¦

L-----------------+------------+-----------+-------------+-------+-------


Примечание. При неравновесных испытаниях образца типа 1 допускается не образовывать верхний надрез (a_0t = 0).


2.6. Для изготовления образцов используют оборудование по ГОСТ 10180 и ГОСТ 28570.

2.7. Условия твердения образцов после изготовления принимают по ГОСТ 18105.


3. Испытательное оборудование


3.1. Перечень оборудования и его характеристики для изготовления образцов всех типов и их испытаний для определения характеристик трещиностойкости при неравновесных испытаниях принимают по ГОСТ 10180 и ГОСТ 28570.

3.2. Для определения характеристик трещиностойкости при равновесных испытаниях образцов типа 1 используют испытательное оборудование согласно приложению 5; при этом средства измерения должны обеспечивать непрерывную двухкоординатную запись диаграммы F-V в соответствии со схемой коммутации аппаратуры согласно приложению 6.

3.3. Допускается использование других средств измерения, оборудования и приспособлений, если их технические характеристики удовлетворяют требованиям ГОСТ 10180 или ГОСТ 28570 и приложению 5 настоящего стандарта.

3.4. Правила поверки и аттестации средств измерения и испытательного оборудования принимают по ГОСТ 10180.


4. Проведение испытаний


4.1. При проведении испытаний температура окружающей среды должна составлять (20 +- 5)°С, а относительная влажность - не менее 50%.

4.2. Линейные размеры образцов измеряют с погрешностью не выше 1 мм, их перемещения - 0,01 мм, а усилия, действующие на образец, - не более 1% измеряемого максимального усилия.

4.3. Перед началом испытаний следует провести два цикла нагружения - разгружения до нагрузки, составляющей 10% ожидаемой максимальной нагрузки.

4.4. Скорость нагружения образцов устанавливают по скорости перемещения нагружающей плиты пресса в пределах 0,02-0,2 мм/с; при этом время испытаний должно составлять не менее 1 мин.

4.5. При равновесных испытаниях образцы типа 1 нагружают непрерывно до их разделения на части с фиксацией полной диаграммы состояния материала F-V (черт. 5, кривая OTCDE).

Для определения значений К_с, G_ce на стадии локального деформирования производят 5-7 кратковременных разгружений образцов для определения направлений линий разгрузок (например, линия XX" на черт. 6) с фиксацией полной диаграммы состояния материала F-V (черт. 6, кривая OTCXDE).

При равновесных испытаниях образцов типа 1 с b >= 200 мм производят поправку на массу образца и дополнительного оборудования согласно приложению 7.


     4.6. При неравновесных  испытаниях  образцы  типов   1-4   нагружают

                                                                  *

непрерывно вплоть до их разделения на части с фиксацией значения F_c.


5. Обработка результатов


5.1. Определение характеристик трещиностойкости по результатам равновесных испытаний образцов типа 1.

5.1.1. Полную диаграмму состояния трансформируют в расчетную и производят дополнительные построения (черт. 5):

а) с начала прямолинейного нисходящего участка диаграммы, то есть из точки D, где выполняется условие (dF/dV) ~ const, проводят отрезок DK, перпендикулярный оси OV;

б) фиксируют расчетную диаграмму OTCDK;

в) из точки С опускают перпендикуляр СН к оси OV и линию СА, параллельную упругой линии ОТ;

г) определяют величину отрезка ОМ из выражения (1):


"Формула (1)"


                                                      с

     д) из точки М  восстанавливают  перпендикуляр  МС_u  к  оси  OV  до

                       с

пересечения с линией СС_u, параллельной оси  OV.  Точку  О  соединяют  с

        с             с

точкой С_u отрезком ОС_u;

е) для определения величин К_с, G_ce из расчетной полной диаграммы построением выделяют полную упругую диаграмму ОТС"Х"О (черт. 6), для чего используют направления линий разгрузок, например, точку разгрузки X переносят по линии, параллельной оси OV, в положение X" на величину, равную V_x.

     5.1.2.   Расчетным   путем   или    планиметрированием    определяют

энергозатраты на отдельные этапы деформирования и разрушения  образца,  а

                           с

именно: W_m,  W_e,  W_i,  W_ui,  W_ce,  соответственно,  численно  равные

                                  с

площадям фигур ОТСА, ACH, HCDK, ОС_u  М на черт. 5 и ОТС"Х"О на черт. 6.

5.1.3. Расчетным путем определяют значения силовых и энергетических характеристик трещиностойкости по зависимостям:


"Формулы (2)-(8)


                                                 *

     5.2.   Характеристики   трещиностойкости   К_с     по    результатам

неравновесных испытаний образцов типов  1-4  определяют  по  зависимостям

(9-12):


"Формулы (9)-(12)


"Черт. 5"


"Черт. 6"


Приложение 1

Обязательное


Обозначения величин


К                       -

Государственный стандарт СССР ГОСТ 3.1102-81 (СТ СЭВ 1799-79) "Единая система технологической документации. Стадии разработки и виды документов" (утв. и введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 31 декабря 1981 г. n 5944) (с изменениями от 1 сентября 1987 г.)  »
ГОСТы и правила »
Читайте также