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

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 прило

жению 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.     

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 н

а 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