---

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

БЕТОНЫ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ

(ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ) ПРИ СТАТИЧЕСКОМ

НАГРУЖЕНИИ

ГОСТ 29167¾91

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ИНВЕСТИЦИЯМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

БЕТОНЫ

Методы определения характеристик трещиностойкости ГОСТ

(вязкости разрушения) при статическом нагружении 29167-91

Concretes. Methods for determination

of fracture toughness characteristics

Дата введения 01.07.92

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 F¾V; при неравновесных испыта­ниях фиксируют значение .

Допускается проведение равновесных испытаний с фиксацией текущих размером 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_i, G_F, G_j, G_ce, J_i, .

Значения R_bt, R_btf, Е_b 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.

Тип 1

Образец ¾ призма квадратного поперечного сечения для испытания на из­гиб силой F в середине пролета.

Черт. 1

Тип 2

Образец — призма квадратного поперечного сечения для испытания на осе­вое растяжение силой F.

Черт. 2

Тип 3

Образец — куб для испытаний на внецентренное сжатие силой F.

Черт. 3

Тип 4

Образец — цилиндр дли испытаний на растяжение при раскалывании.

Черт. 4

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

мм

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 н 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 оборудовании принимают по ГОСТ 10180.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1. При проведении испытаний температура окружающей среды должна составлять (20 ± 5) °С, а относительная влажность ¾ 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_c, G_ce на стадии локального деформирования производят 5—7 кратковременных разгружений образцов для определения направлении линий разгрузок (напри­мер, линия XX" на черт. 6) с фиксацией полной диаграммы состо­яния материала F—V (черт. 6, кривая ОТСХDЕ).

При равновесных испытаниях образцов типа 1 с b ³ 200 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 .

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 ОТСDK;

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

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

(1)

д) из точки М восстанавливают перпендикуляр к оси ОV до пересечения с линией С, параллельной оси ОV. Точку О соединяют с точкой отрезком О;

с) для определения величин К_c, G_ce из расчетной полной диа­граммы построением выделяют полную упругую диаграмму OТС'Х'O (черт. 6), для чего используют направления линии раз­грузок, например, точку разгрузки Х переносят по линии, парал­лельной оси ОV, в положение X' на величину, равную V_x.

5.1.2. Расчетным путем или планиметрированием определяют энергозатраты ни отдельные этапы деформирования и разруше­ния образца, а именно: W_m, W_e, W_l, W_ui, W_ce, соответственно чис­ленно равные площадям фигур ОТСА, АСН, НСDK, О М на черт. 5 и ОТС'Х'O на черт. 6.

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

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

5.2. Характеристики трещиностойкости по результатам неравновесных испытаний образцов типов 1—4 определяют по зависимостям (9—12):

— для образца типа 1:

(9)

— для образца типа 2:

(10)

— для образца типа 3:

(11)

— для образца типа 4:

(12)

Черт. 5

Черт. 6

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН

K ¾ коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м^0,5.

K_e ¾ критический коэффициент интенсивности напряжений при максимальной нагрузке, МПа·м^0,5.

K_i¾ статический критический коэффициент интенсивности нап­ряжений, МПа·м^0,5.

¾ условный критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м^0,5.

K_ij¾ текущие значения коэффициентов интенсивности напряже­ний при поэтапном равновесном нагружении образцов, МПа·м^0,5.

G ¾ удельные энергозатраты, МДж/м².

G_i ¾ удельные энергозатраты на статическое разрушение до момента начала движения магистральной трещины, МДж/м².

G_F ¾ удельные эффективные энергозатраты на статическое раз­рушение, МДж/м².

G_ce ¾ полные удельные упругие энергозатраты на статическое деформирование образцов до деления на части, МДж/м².

J ¾ джей-интеграл, МДж/м².

J_i ¾ статический джей-интеграл, МДж/м².

¾ критерий хрупкости, м.

W ¾ энергозатраты, МДж.

W_m ¾ энергозатраты на процессы развития и слияния микротрещин до формирования магистральной трещины статическо­го разрушения, МДж.

W_e ¾ энергозатраты на упругое деформирование до начала движения магистральной трещины статического разрушения, МДж.

W_l ¾ энергозатраты на локальное статическое деформирование в зоне магистральной трещины, МДж.

¾ расчетные энергозатраты на упругое деформирование сплошного образца, МДж.

W_ce ¾ полные упругие энергозатраты на статическое деформирование до деления на части, МДж.

F ¾ нагрузка, действующая на образец в процессе испытания, МН.

F_c¾ нагрузка, соответствующая статическому началу движе­ния магистральной трещины при равновесных испытаниях, МН.

— нагрузка, соответствующая динамическому началу движе­ния магистральной трещины при неравновесных испыта­ниях, МН.

F_s — нагрузка, соответствующая массе образца и дополнитель­ного оборудования, МН.

F_ij — текущие значения действующей на образец нагрузки при его поэтапном равновесном нагружении, МН

V ¾ перемещения образца, м.

V_е ¾ перемещения, соответствующие упругим деформациям образца, м.

V_m¾ перемещения, соответствующие необратимым деформациям образца, м.

V_l — перемещения, соответствующие локальным деформациям образца в зоне магистральной трещины, м.

— расчетное значение перемещений сплошною образца, соответствующее моменту начала движения магистральной трещины в образце с начальным надрезом, м.

Скачать бесплатно