Материал: 1820

Для определения прочностных показателей материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, обычно используют образцы – балочки и цилиндры, сформованные заранее в специальных формах, доводя их до разрушения. Образцы предварительно подвергаются полному или капиллярному водонасыщению в возрасте 28 сут при укреплении грунтов минеральными вяжущими и в возрасте 90 сут при укреплении грунтов золой-уноса с добавкой цемента или извести. Образцы изготавливают точно установленной формы и определенных размеров (табл. 2). Таблица 2

Размеры образцов, используемых при испытании материалов, укрепленных неорганическими вяжущими

В рассматриваемой лабораторной работе испытания проводятся на определение предела прочности на растяжение при изгибе Rизг и на определение предела прочности на сжатие RСЖ цементогрунтовых

Область применения обработанных материалов и укреплённых материалов в слоях дорожной конструкции

В районах, где отсутствуют местные каменные материалы, зачастую используют грунты, укреплённые минеральными вяжущими, в частности, цементом. Перемешивание компонентов выполняют в смесительных установках или на строящемся участке с использованием дорожной фрезы.

После перемешивания смеси в ней происходят реакции гидролиза и гидратации. На 28-е сутки материал, твердеющей при температуре 18 – 20 оС набирает прочность, называемую марочной прочностью. При более низких температурах увеличивается срок набора марочной прочности, а соответственно при более высоких температурах время набора марочной прочности сокращается.

Как правило, нарастание прочности грунта, укреплённого цементом, более интенсивно проходит в первые 5 – 7 сут (порядка 75 – 80 % от марочной прочности) (рис.1). По достижению этого возраста материал набирает прочность, называемую критической прочностью. По достижению этой прочности разрешается движение построечного транспорта. Следовательно, в зависимости от температуры воздуха, набор прочности цементогрунта происходит в разные сроки. Поэтому рекомендуется в 5 – 7 - суточном возрасте проверять значение его прочности.

Рис.1. Схема к определению приведенного возраста материала 20 (t): 100% R28 – марка цементогрунта;

– R28 – заданный процент от значения марочной прочности материала, %

Цель работы: получение практических навыков определения прочностных показателей материалов грунтов, укреплённых цементом.

Используемые приборы и оборудование: испытательная машина для определения предела прочности цемента при изгибе МИИ-100, гидравлический пресс ПСУ-50, электронные весы, линейка.

Определение предела прочности образцов на растяжение при изгибе

Схема испытания образца-балочки на растяжение при изгибе приведена на рис.2, 3.

Рис. 2. Общий вид испытательной машины для определения предела прочности при изгибе МИИ-100

Величина предела прочности при изгибе Rизг (МПа) рассчитывается:

3 Р l

Rизг=2 b h2 ,

где P – нагрузка, предшествующая разрушению образца, МПа; l – расстояние между опорами, см; b – ширина балочки, см; h – высота балочки, см.

Порядок выполнения работы

1.Извлечь балочки из влажной камеры, вытереть мягкой тканью.

2.Уточнить размеры балочек с помощью линейки с точностью до 1 мм и определить массу m балочек, взвесив на весах.

3.Вычислить плотность материала каждой балочки ( m/V ).

4.Установить балочки на опоры прибора МИИ-100 таким образом, чтобы концы балочек выступали от опор на одинаковое расстояние (рис. 3).

Рис. 3. Схема испытания образца - балочки на растяжение при изгибе RИЗГ

5.С помощью зажимного винта (маховичка) прибора МИИ-100 произвести обжатие балочек так, чтобы движущаяся часть прибора отклонилась от нулевого положения не более чем на 1,5 деления.

6.Включить тумблер прибора МИИ-100, при этом начнется нагружение балочки с постоянной скоростью

нарастания нагрузки 5 кгс/с. При нагружении образца в каждый момент на счётчике фиксируется напряжение изгиба в кгс/см2. Довести образец до разрушения. При разрушении балочки прибор автоматически отключается. Если предел прочности образца превышает предельную нагрузку, то перемещение груза автоматически прекращается.

7.Снять показания счетчика, которые соответствуют пределу прочности балочки на изгиб в кг/см2 и занести в журнал измерений (табл. 4).

8.Извлечь разрушенную балочку.

9.Переключением тумблера возвратить движущуюся часть прибора в исходное положение.

10.Установить новую балочку и выполнить операции по пунктам 5 – 9. Испытания производить на 3

балочках.

11.Определить предел прочности на растяжение при изгибе Rизг.

12.Полученные после испытаний на изгиб шесть половинок балочек испытывают затем на сжатие.

Определение предела прочности на сжатие

Схема испытания балочки на сжатие приведена на рис.3. Величина предела прочности при сжатии RСЖ (МПа) определяется:

При испытании образцов на сжатие предполагается, что напряжение равномерно распределено по всей площади поперечного сечения образца. Поэтому, важно обеспечить полное прилегание поверхности образцов к поверхности испытательной машины, через которую передаётся воздействие внешней нагрузки. Поверхности образцов, соприкасающиеся с поверхностью пресса, должны быть ровными и чистыми.

Порядок выполнения работы

1.Половинку балочки поместить между двумя пластинками (рис. 4) таким образом, чтобы боковые грани находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцовой гладкой поверхности образца.

2.Образец вместе с пластинками установить на нижнюю плиту пресса ПСУ-50 в центре.

3.Вращением махового колеса пресса опустить верхнюю плиту пресса так, чтобы зазор между плитой и

4.Установить скорость движения поршня 3 мм/мин и закрыть запорный вентиль. Контрольную стрелку на шкале пресса установить в нулевое положение.

5.Включить электромотор пресса и произвести нагружение образца до разрушения. Отключить пресс.

Рис. 4. Схема испытания образца-балочки на сжатие RСЖ

6.Снять показания контрольной стрелки после разрушения образа и результат записать в табл. 4.

7.Открыть запорный вентиль и привести пресс в исходное положение.

9.Убрать рабочее место.

10.Определить марку образца по прочности при сжатии RСЖ , используя табл. 1 и 2.

Таблица 4

ЖУРНАЛ определения физико-механических характеристик материалов,

укрепленных неорганическими вяжущими

Состав материала ____________________________________________

____________________________________________

Дата изготовления ___________________________________________

Дата испытания ______________________________________________

Контрольные вопросы

1.Что такое обработанный материал?

2.Что такое укреплённый грунт?

3.Что такое прочность материала?

4.Чем характеризуется прочность материала в проектном возрасте?

5.Какие материалы могут использоваться в качестве минерального вяжущего?

6.Какие прочностные характеристики укреплённого грунта определяются в данной работе?

Библиографический список

1.СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 56 с.

2.СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 112 с.

3.ГОСТ 25603-94. Смеси щебёночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия. – М.: 1995. – 13 с.

4.ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности на контрольных образцах. – М., 1990. – 45 с.

5.ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. – М., 1996. – 30 с.

6.Смеси щебёночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.