В строительных конструкциях материал испытывает : сжатие, растяжение, кручение, изгиб и сдвиг.
Механические свойства отражают способность материалов сопротивляться силовым, тепловым, усадочным или другим напряжениям без разрушения установившейся структуры. В некоторых сооружениях материал работает на износ, истирание и удар.
Прочность - свойство материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием внешней силы ( нагрузки ) или других факторов ( температуры, влажности, коррозии материала и др.)
Мерой прочности является предел прочности материала, который численно равен разрушающему напряжению для данного материала. Практически предел прочности определяют путем разрушения нагружением стандартных образцов на специальных прессах.
Процедура испытания, размеры образцов, скорость и вид нагрузок, правила обработки результатов должны быть выдержаны в строгом соответствии с существующими требованиями стандарта. Размеры, форма образцов, а также состояние опорных поверхностей влияют на результаты испытаний.
Предел прочности материала при сжатии, как правило, выше предела прочности при растяжении. Это связано со степенью неоднородности структуры материала.
Стандартные схемы определения прочности материалов:
куб R = P / a2
цилиндр R = 4P / πd2
призма Rпр = P / a2
составной образец R = P / S
половинка R = P / S
проба щебня (гравия) в цилиндре Dp = (m1 - m2 / m1 ) 100
Испытания на изгиб:
призма, кирпич натуральный Ru = 3Pl / 2bh2
призма Rpu = Pl / bh2
Испытание на растяжение:
стержень, восьмерка, призма Rр = P / a2
Rр = 4P / πd2
цилиндр Rрр = 2P / πdl
Строительные материалы в зависимости от прочности разделяются на классы ( МПа) и марки ( кгс/см2 ). Все строительные материалы охватывает единая шкала классов и марок. Принято, что 1 МПа = 10 кгс/см2
Неразрушающие методы контроля.
Неразрушающие методы контроля имеют следующие области применения в строительстве:
- определение прочности строительных материалов непосредственно а конструкциях зданий и сооружений;
- контроль кинетики набора прочности в процессе твердения конструкций;
- определение несущей способности жб. конструкций;
- контроль характеристик долговечности бетона.
Виды неразрушающих методов контроля:
1. Ультрозвуковой импульсный метод - основан на том, что скорость прохождения звуковых колебаний в материалах зависит от их упругих свойств ( динамического модуля упругости ), а следовательно, и от прочности материала. Чем больше скорость звука, тем выше прочность материала.
2. Метод упругого отскока - основан на зависимости между пределом прочности при сжатии и высотой отскока бойка, прижатого к бетону. Степень откока бойка зависит от упругих и прочностных характеристик бетона, и отличается специальным указателем на шкале приборов ( молотков-склерометров ).
3. Метод отрыва со скалыванием
4. Метод пластической деформации ( молоток Кашкарова )
5. Метод скалывания ребра конструкции
Релаксация — свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной.
При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую (пластическую), при этом изменения размеров не происходит. Такое исчезновение напряжений возможно за счет межмолекулярных перемещений и переориентации внутримолекулярной структуры.
Упругость — свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры.
Модуль упругости ξ ( модуль Юнга ) - связывает упругую деформацию материала и одноосное напряжение материала линейным соотношением, выражающим закон Гука.
Количественно упругость характеризуют пределом упругости, который условно приравнивают напряжению, при котором материал начинает получать остаточные деформации очень малой величины, устанавливаемой в технических условиях для данного материала.
Пластичность – свойство материала под действием нагрузки изменять (без разрушения) форму и размеры и сохранять их в измененном виде после ее снятия.
Пластичность, характеризующаяся остаточной деформацией,— свойство, противоположное упругости, которой соответствует упругая деформация. Пластичными материалами являются, например, глиняное тесто и нагретый битум.
Хрупкость – свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластической деформации.
К хрупким материалам относятся природный камень, в том числе облицовочный, а также чугун, стекло, бетон, керамические материалы и т. п.