Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами. Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением) R, определенном при данном виде деформации. Для хрупких материалов (природных каменных материалов, бетонов, строительных растворов, кирпича и др.) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Поскольку строительные материалы неоднородны, то предел прочности определяют как средний результат испытания среди образцов. Форма и размеры образцов, состояние их опорных поверхностей существенно влияют на результаты испытания.
У кубиков малых размеров предел прочности при сжатии оказывается выше, чем у кубиков больших размеров из того же материала. Призмы показывают меньшее сопротивление сжатию, чем кубы одинакового поперечного сечения. Силы трения, возникающие между опорными гранями образца и плитами пресса, удерживают части образца от разрушения. Средние же части образца, испытывая поперечное расширение, разрушаются в первую очередь. Поэтому при испытании кубов из хрупких материалов (бетона, раствора, камня и др.) получается характерная форма разрушения: образуются две усеченные пирамидки (рисунок 1). Если же смазать опорные грани куба и тем самым уменьшить силы трения, то под нагрузкой куб распадается на ряд слоев, разделенных вертикальными трещинами.
Рисунок 1 – Схема разруш хруп мат-в (а – сжатие куба, б – со смазан опор гранями)
На результаты испытания влияет скорость нагружения образца. Если нагрузка возрастает быстрее, чем установлено стандартом, то результат получается завышенным, так как не успевают развиться пластические деформации.
Испытание на сжатие выполняют на образцах кубической или цилиндрической формы с помощью гидравлического пресса (рисунок 2). Предел прочности при сжатии Rсж (МПа) равен частному от давления разрушающей силы Fmax на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы): Rсж= Fmax /А0. Для определения прочности бетона при сжатии испытывают выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях образцы-кубы с длиной ребра 30, 20, 15, 10 и 7,07 см (возможно также испытание образцов-цилиндров разной величины). Опорные грани отформованных образцов-кубов, предназначенных для испытания на сжатие, выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в формы. При этом за эталон при определении кубиковой прочности принимают куб размером 20x20X20 см. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента (марки прочности), соотношения массы воды и цемента, прочности и качества заполнителей, их зернового состава, длительности твердения, температуры и влажности окружающей среды и др.
Рисунок 2 – Схема гидравлич пресса: 1 – манометр, 2 – маховик подъема плиты, 3 – опорные плиты, 4 – образец, 5 – поршень, 6 – цилиндр, 7 – масляный насос.
Класс - характеристика материала, определяемая величиной гарантированной прочности материала на сжатие. (например, бетоны разделяют на классы: B1, B1.5, B2, B2.5, B3.5, B5, ... B60).
Марка бетона по прочности - предел прочности при сжатии образцов размером 150x150x150 мм, изготовленных из рабочего состава и испытанных через 28 суток нормального твердения. М=10·Rсж.
Таблица 5 Схема стандартных методов определения прочности при сжатии
