ГОСТ 29167-91 от 1992-07-01. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статиче
ГОСТ 29167-91
Группа Ж19
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
БЕТОНЫ
Методы определения характеристик трещиностойкости
(вязкости разрушения) при статическом нагружении
Concretes. Methods for determination of fracture
toughness characteristics
ОКСТУ 5870
Дата введения 1992-07-01
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ) Госстроя СССР, Министерством энергетики и электрификации СССР, Министерством высшего и среднего специального образования СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
Е. А. Гузеев, д-р техн. наук; В. В. Жуков, д-р техн. наук; Л. А. Сейланов, канд. техн. наук; В. И. Шевченко, д-р техн. наук; Ю. В. Зайцев, д-р техн. наук; Л. П. Трапезников, д-р техн. наук, Р. Л. Серых, д-р техн. наук, М. И. Бруссер, канд. техн. наук; И. М. Дробященко, канд. техн. наук, Л. Н. Зикеев, канд. техн. наук, К. Л. Ковлер, канд. техн. наук; В. Ю. Ляпин; А. П. Пак, канд. техн. наук; А. М. Юдилевич; X. М. Виркус, канд. техн. наук, Э. X. Варес; Л. П. Орентлихер, д-р техн. наук; А. В. Лужин, д-р техн. наук; Г. М. Первушин, канд. техн. наук; А. А. Ашбаров, канд. теxн. наук, А. Б. Пирадов, д-р техн. наук; К. А. Пирадов, канд. техн. наук; Е. Н. Пересыпкин, д-р техн. наук; В. П. Крамской, канд. техн. наук; Б. Ф. Турукалов, канд. техн. наук; В. В. Панасюк, акад. АН УССР, С. Я. Ерема, канд. техн. наук; Л. Т. Бережницкий, канд. техн. наук, И. И. Лучко, канд. техн. наук; В. М. Чубриков, канд. техн. наук; В. И. Ягуст, канд. техн. наук; А. И. Марков, канд. техн. наук, Р. О. Красновский, канд. техн. наук; В. В. Арончик, канд. техн. наук; Т. С. Петцольд, д-р техн. наук; С. Н. Леонович, канд. техн. наук; С. Т. Андросов, канд. техн. наук; И. С. Кроль; А. К. Торгачев; А. М. Поплавский; В. И. Воробьев; С. А. Шейнин; С. П. Абрамова; И. Н. Нагорняк
2. ВНЕСЕН Министерством энергетики и электрификации СССР
3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета по строительству и инвестициям от 25.11.91 № 13
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
|
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта, приложения |
|
ГОСТ 8074-82 |
Приложение 3 |
|
ГОСТ 10180-90 |
2.5, 2.6, 3.1, 3.3, 3.4 |
|
ГОСТ 18105-86 |
2.7 |
|
ГОСТ 28570-90 |
2.5, 2.6, 3.1, 3.3 |
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 1995 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 
; при неравновесных испытаниях фиксируют значение 
.
Допускается проведение равновесных испытаний с фиксацией текущих размеров развивающейся магистральной трещины (
) и соответствующих значений прилагаемой нагрузки (
) согласно приложению 3.
1.3. По результатам испытаний определяют следующие основные силовые - в терминах коэффициентов интенсивности напряжений (
), энергетические - в терминах удельных энергозатрат (
) и джей-интеграла (
), характеристики трещиностойкости: 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
.
Значения 
, 
, 
определяются 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 
.
Тип 1
Образец - призма квадратного поперечного сечения для испытания на изгиб силой 
в середине пролета.
Черт. 1
Тип 2
Образец - призма квадратного поперечного сечения для испытания на осевое растяжение силой 
.
Черт. 2
Тип 3
Образец - куб для испытаний на внецентренное сжатие силой F.
Черт. 3
Тип 4
Образец - цилиндр для испытания на растяжение при раскалывании.
Черт. 4
Примечание к черт. 1-4. Обозначения приведены в приложении 1, размеры образцов - в таблице.
|
мм |
||||||||
|
Максимальный размер зерна заполнителя |
Размеры образцов |
|||||||
|
Тип 1 |
Тип 2 |
Тип 3 |
Тип 4 |
|||||
|
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 |
Примечание. При неравновесных испытаниях образца типа 1 допускается не образовывать верхний надрез (
).
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 
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.
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 
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 
(черт. 5, кривая 
).
Для определения значений 
, 
на стадии локального деформирования производят 5-7 кратковременных разгружений образцов для определения направлений линий разгрузок (например, линия 
на черт. 6) с фиксацией полной диаграммы состояния материала 
(черт. 6, кривая 
).
При равновесных испытаниях образцов типа 1 с 
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 
, где выполняется условие 
, проводят отрезок 
, перпендикулярный оси 
;
б) фиксируют расчетную диаграмму
;
в) из точки 
опускают перпендикуляр 
к оси 
и линию 
, параллельную упругой линии 
;
г) определяют величину отрезка 
из выражения (1):
, (1)
д) из точки 
восстанавливают перпендикуляр 
к оси 
до пересечения с линией 
, параллельной оси 
. Точку 
соединяют с точкой 
отрезком 
;
е) для определения величин 
, 
из расчетной полной диаграммы построением выделяют полную упругую диаграмму 
(черт. 6), для чего используют направления линий разгрузок, например, точку разгрузки 
переносят по линии, параллельной оси 
, в положение 
на величину, равную 
.
5.1.2. Расчетным путем или планиметрированием определяют энергозатраты на отдельные этапы деформирования и разрушения образца, а именно:
, 
. 
, 
, 
соответственно, численно равные площадям фигур 
, 
, 
, 
на черт. 5 и 
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
- коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м
.
- критический коэффициент интенсивности напряжений при максимальной нагрузке, МПа·м
.
- статический критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м
.
- условный критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м
.
- текущие значения коэффициентов интенсивности напряжений при поэтапном равновесном нагружении образцов, МПа·м
.
- удельные энергозатраты, МДж/м
.
- удельные энергозатраты на статическое разрушение до момента начала движения магистральной трещины, МДж/м
.
- удельные эффективные энергозатраты на статическое разрушение, МДж/м
.
- полные удельные упругие энергозатраты на статическое деформирование образцов до деления на части, МДж/м
.
- джей-интеграл, МДж/м
.
- статический джей-интеграл, МДж/м
.
- критерий хрупкости, м.
- энергозатраты, МДж.
- энергозатраты на процессы развития и слияния микротрещин до формирования магистральной трещины статического разрушения, МДж.
- энергозатраты на упругое деформирование до начала движения магистральной трещины статического разрушения, МДж.
- энергозатраты на локальное статическое деформирование в зоне магистральной трещины, МДж.
- расчетные энергозатраты на упругое деформирование сплошного образца, МДж.
- полные упругие энергозатраты на статическое деформирование до деления на части, МДж.
- нагрузка, действующая на образец в процессе испытания, МН.
- нагрузка, соответствующая статическому началу движения магистральной трещины при равновесных испытаниях, МН.
- нагрузка, соответствующая динамическому началу движения магистральной трещины при неравновесных испытаниях, МН.
- нагрузка, соответствующая массе образца и дополнительного оборудования, МН.
- текущие значения действующей на образец нагрузки при его поэтапном равновесном нагружении, МН.
- перемещения образца, м.
- перемещения, соответствующие упругим деформациям образца, м.
- перемещения, соответствующие необратимым деформациям образца, м.
- перемещения, соответствующие локальным деформациям образца в зоне магистральной трещины, м.
- расчетное значение перемещений сплошного образца, соответствующее моменту начала движения магистральной трещины в образце с начальным надрезом, м.
, 
- длина начального надреза, м.
- текущие значения длины магистральной трещины при поэтапном равновесном нагружении образца, м.
- начальный эксцентриситет приложения нагрузки, м.
- размеры образцов, м.
- относительная высота образца.
- относительная длина начального надреза.
- максимальный размер заполнителя, м.
- масса образца и дополнительного оборудования, кг.
- ускорение свободного падения, м/с
.
- тангенс угла наклона восходящего упругого участка диаграммы.
- единичный модуль упругости, МПа.
- модуль упругости, МПа.
- прочность на осевое растяжение, МПа.
- прочность на растяжение при изгибе, МПа.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ
|
Термин |
Пояснение |
|
1. Трещиностойкость (вязкость разрушения) бетона |
Способность бетона сопротив |
