Механические методы испытания

Первую группу механических методов испытаний составляют ударные способы, основанные на гипотезе о связи между твердостью материала и его прочностью. Простейшим из них является способ определения прочности молотком И.А. Физделя. При локтевых ударах (в момент нанесения удара локоть руки прижат к поверхности испытываемой конструкции) молотка по поверхности конструкции на последней остаются отпечатки – лунки, по среднему диаметру которых в соответствии с тарировочной кривой определяют прочность материала (бетона, раствора, естественных камней). Точность этого способа невелика, так как сила удара не регламентирована.

Большую точность дают ударные приборы, позволяющие сравнивать размеры лунок на поверхности конструкций и эталонном образце, образованных при одном ударе. При ударе эталонным молотком К.П. Кашкарова получается одновременно два отпечатка – на эталоне и конструкции. Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от твердости бетона и твердости металла эталонного стержня и практически не зависит от скорости, направления и силы удара, наносимого молотком.

При этом за косвенную характеристику прочности бетона или другого каменного материала принимают среднюю величину отношения ряда отпечатков, по значению которой с помощью тарировочной кривой находят среднее значение прочности материала.

К ударным приборам этого типа относится и склерометр СД-2. Рабочим элементом склерометра является диск диаметром 20 мм с толщиной рабочей части 1 мм. Ребро диска приводят в соприкосновение с поверхностями испытываемого образца и эталона и производят легкий удар по направляющей. При этом на поверхности образца и эталона образуются отпе-чатки ребра диска. По соотношению отпечатков с помощью тарировочной кривой определяют прочность бетона и раствора.

Широкое применение при испытании бетонных и железобетонных конструкций нашли способы ударного действия с постоянной энергией удара (приборы Молоток Шмидта, Молоток Сильвершмидт). Однако при испытании кирпичной кладки ударные способы могут быть использованы частично, только применительно к растворам и швам кладки, так как кирпич при ударе разрушается (откалывается) и размер отпечатка не может быть зафиксирован. Поэтому прочность кирпичной кладки определяют дифференцировано: прочность кладки – импульсным акустическим способом, а прочность раствора – склерометрическим способом.

Ко второй группе механических методов относится метод вырыва, основанный на гипотезе о связи между прочностью материала и силами сцепления в нем.

Сущность метода испытания твердого связного материала в конструкциях на совместный отрыв и скалывание заключается в оценке прочностных свойств материала по величине усилия, которое необходимо приложить, чтобы вырвать закрепленные в конструкции разъемный корпус и специальный стержень.

Для испытания бетона на отрыв и скалывание применяют прибор ГПНВ – 5, с помощью которого вырывают заделанные в бетон разъемные конусы и стержни. Величину вырывного усилия определяют по шкале манометра. Переход от косвенных показателей прочности к значению действительной прочности бетона в конструкции производится по тарировочным кривым. Прибор ГПНВ – 5 может использоваться также и для комплексных испытаний. С помощью этого прибора можно получить второй косвенный показатель прочности – диаметр отпечатка.

Следует отметить, что если ударным способом можно определить прочность материала только на поверхности конструкции, то при вырыве в закладной детали из конструкции находят интегральное значение прочности материала на глубину разъемного конуса или стержня, что приближает условия испытаний к реальным.

К механическим методам испытаний относится компенсационный способ определения напряженного состояния материала массивных конструкций, предложенный В.И. Кравцовым и С.Я. Эйдельманом. Этот способ заключается в следующем. Ниже сечения, по которому определяют напряжение, фиксируют по паре точек, расстояние между которыми замеряют с точностью до 0,01 мм. Затем над одной парой точек пробивают борозду на глубину 30-40 см, что приводит к разгрузке поверхностного слоя конструкции. В этом случае расстояние между точками данной пары увеличивается. После этого материал конструкции снова нагружают, вводя в борозду компенсатор, представляющий собой жесткое стальное кольцо, перекрытое с двух сторон гибкой или жесткой мембраной. С помощью компрессора в кольце создают давление, при котором расстояние между точками станет равным первоначальному. При этом давление, создаваемое компрессором, принимают равным напряжению конструкции в этом сечении.