Intekoufa.ru

Ремонт и стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики прочности материалов

Характеристики прочности материалов

Для исследования на статическое растяжение подготавливается образец металла цилиндрической формы или в виде пластины стандартных размеров, который равномерно растягивают с неизменной скоростью. Испытание заканчивается, когда образец разрывается на две части.

Во время растяжения датчики разрывной машины фиксируют прилагаемую нагрузку и размеры образца, и воспроизводят информацию в виде диаграммы. Для материалов разных классов прочности могут требоваться разные нагрузки, поэтому разрывные машины подразделяются на три основных уровня в зависимости от максимального растягивающего усилия в 5, 10 и 40 тонн.

Диаграмма растяжения материалов

Испытание на статическое растяжение устанавливает следующие основные прочностные характеристики исследуемого материала:

  • предел прочности, σв (МПа);
  • предел текучести, σт (МПа);
  • относительное удлинение, δ (%).

Предел прочности сталей

В качестве примера представлены значения предела прочности некоторых сталей. Эти значения взяты из государственных стандартов и являются рекомендуемыми (требуемыми). Реальные значения предела прочности сталей, равно как и чугунов, а также других металлических сплавов зависят от множества факторов и должны определяться при необходимости в каждом конкретном случае.

Читать также: Посудомоечная машина выдает ошибку

Для стальных отливок, изготовленных из нелегированных конструкционных сталей, предусмотренных стандартом (стальное литьё, ГОСТ 977-88), предел прочности стали при растяжении составляет примерно 40-60 кг/мм 2 или 392-569 МПа (нормализация или нормализация с отпуском), категория прочности К20-К30. Для тех же сталей после закалки и отпуска регламентируемые категории прочности КТ30-КТ40, значения временного сопротивления уже не менее 491-736 МПа.

Для конструкционных углеродистых качественных сталей (ГОСТ 1050-88, прокат размером до 80 мм, после нормализации):

  • Предел прочности стали 10
    : сталь 10 имеет предел кратковременной прочности 330 МПа.
  • Предел прочности стали 20
    : сталь 20 имеет предел кратковременной прочности 410 МПа.
  • Предел прочности стали 45
    : сталь 45 имеет предел кратковременной прочности 600 МПа.

Категории прочности сталей

Категории прочности сталей (ГОСТ 977-88) условно обозначаются индексами «К» и «КТ», после индекса следует число, которое представляет собой значение требуемого предела текучести. Индекс «К» присваивается сталям в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии. Индекс «КТ» присваивается сталям после закалки и отпуска.

Предел текучести

Наиболее интересный параметр — это предел текучести. В начале испытания, когда образец начинают растягивать, деформации в его структуре носят обратимый характер. То есть, если прекратить растяжение до определенного момента, исследуемый образец вернет свое прежнее состояние за счет упругой деформации.

Однако, после достижения «точки невозврата» металл уже не может упруго вернуться к своим изначальным размерам — начинается необратимая пластическая деформация. Напряжение, при котором это происходит, фиксируется аппаратурой, и впоследствии учитывается при описании прочностных характеристик образца.

Интересно, что при расчете несущих конструкций инженеры в основном опираются на предел текучести, а не на предел прочности металла.

Предел прочности металла

Предел прочности меди

. При комнатной температуре предел прочности отожжённой технической меди σВ=23 кгс/мм 2 [8]. С ростом температуры испытания предел прочности меди уменьшается. Легирующие элементы и примеси различным образом влияют на предел прочности меди, как увеличивая, так и уменьшая его.

Предел прочности алюминия

. Отожжённый алюминий технической чистоты при комнатной температуре имеет предел прочности σВ=8 кгс/мм 2 [8]. С повышением чистоты прочность алюминия уменьшается, а пластичность увеличивается. Например, литой в землю алюминий чистотой 99,996% имеет предел прочности 5 кгс/мм 2 . Предел прочности алюминия уменьшается естественным образом при повышении температуры испытания. При понижении температуры от +27 до -269°C временное сопротивление алюминия повышается – в 4 раза у технического алюминия и в 7 раз у высокочистого алюминия. Легирование повышает прочность алюминия.

Пластическая деформация

Почти всегда пластические деформации при растяжении имеют локальный характер. Металл сужается и рвется в конкретном месте, чаще всего — в центральной части образца, где наблюдается максимальная объемная нагрузка. Под действием растягивающих напряжений на образце появляется так называемая «шейка», которая утоняется до тех пор, пока в структуре металла не начинают зарождаться микротрещины, и не происходит разрыв. Момент начала образования «шейки» характеризует предел прочности материала, при достижении которого на дальнейшее растяжение образца требуется приложение меньшего усилия за счет сужения площади поперечного сечения в области шейки.

Измерение – предел – прочность

Измерения предела прочности относятся к системам, тиксотропно восстановленным после полного механического разрушения. [1]

Измерение предела прочности и относительного удлинения производят по ГОСТ 10446 – 63 или по ГОСТ 1497 – 61 на образцах с расчетной длиной 200 мм, отобранных на расстоянии не менее 1 м от начала или конца бухты. [2]

Читать также: Ремонт кислородного редуктора своими руками

Для измерения предела прочности при статическом изгибе а пластмасс используют образцы, представляющие собой бруски длиной I 120 мм, шириной 615 мм и толщиной h 10 мм. Изгибающее усилие Р прикладывают к стальному пестику 1, располагаемому на середине образца. [4]

При измерении предела прочности гранулу равномерно сжимают вдоль одной оси. Давление увеличивают до разрушения гранулы. Предел прочности находят как а – Р / А, где Р – нагрузка, а А – площадь поперечного сечения. Дефекты поверхности сильно снижают прочность материалов. Не следует упускать из виду чистоту поверхности, так как трещины могут начать распространяться от частиц примеси к чистой поверхности. Напряжения, возникающие при охлаждении порошков и гранул после прокаливания, могут привести к образованию микротрещин, которые затем увеличиваются в условиях реакции. Если возможно, то нужно избегать быстрого охлаждения и циклических изменений температуры. Как указывалось ранее, микротрещины образуются также при дроблении. Пластическая деформация вязких металлов предотвращает развитие трещин в них. В поликристаллической керамике аналогичные процессы поглощения энергии не происходят, и образование трещин продолжается до разрушения. Поры могут предотвращать развитие трещин, поэтому оптимальная пористость желательна и с этой точки зрения. [5]

При измерении пределов прочности у пластичных систем при очень низких скоростях даже при сравнительно высоких степенях однородности напряженного состояния обычно бывает трудно установить, распространяется сдвиг равномерно по всему зазору или зона разрушения структурного каркаса локализуется в более или менее узком участке, прилегающем к измерительной поверхности, на которой действует наивысшее напряжение. [6]

На основе измерений предела прочности на растяжение, относительного удлинения и твердости Харрингтон [49] делает следующие выводы о влиянии акрилонитрила. [7]

Стандартная методика измерения предела прочности на сжатие не позволяет устанавливать одновременно и характеристики деформативности тампонажного камня, поскольку датчики можно прикрепить только к образцу с одним из размеров сечения не более 10 мм. [8]

Метод основан на измерении предела прочности на разрыв после разрушения и при последующем отдыхе. Установлено, что с увеличением концентрации нафтената алюминия улучшается механическая стабильность смазок. [9]

Читайте так же:
Размер красного кирпича марки 100

Механические свойства пленок определяются измерением предела прочности при растяжении, относительным удлинением при разрыве и модулем упругости. [10]

В табл. 36 представлены результаты измерения предела прочности однонаправленного материала при растяжении в направлении армирования. [12]

Таким образом, оказывается, что измерения предела прочности не характеризуют в достаточной мере условий разрушения материала, которые определяются структурными изменениями при предшествующем разрыву нагружении. Известно лишь очень ограниченное число экспериментов, в которых изучалось изменение вязкоупругих свойств полимера при нагружении до разрушения. Тем не менее имеющиеся результаты весьма интересны. Так, Нильсен [3] при исследовании образцов армированного стекловолокном полиамида обнаружил, что при деформациях, предшествующих разрушению, происходит заметное увеличение тангенса угла механических потерь и снижение модуля упругости. Поскольку частично кристаллические полимеры можно рассматривать как двухфазные системы, естественно предположить, что аналогичные изменения механических характеристик должны наблюдаться также в неармированных частично-кристаллических полимерных волокнах. [13]

Из-за различной плотности пропитываемых материалов изменчивость результатов измерения предела прочности на растяжение при изгибе проявляется по-разному, однако для всех пропитанных изделий она ниже, чем у непропитанных образцов. Снижение изменчивости объясняется меньшей дефектностью структуры материалов после пропитки, причем заметнее это проявляется у фибролита. [14]

Характеристики пластичности

Относительное удлинение — это разница между начальной и конечной длиной и растягиваемого образца, показывающая возможность металла пластически деформироваться до момента разрушения. У металлов с одинаковым пределом прочности относительное удлинение может различаться. Например, у ковкого чугуна марки КЧ50-5 этот показатель не превышает 5%, а у конструкционной стали 09Г2С достигает 20% при пределе прочности равном 490МПа для обоих материалов.

Металлургическая промышленность всегда стремится к созданию металлических материалов высокой прочности без потери пластичности, подбирая оптимальные химические составы стали, совершенствуя технологии производства. Для достижения высоких механических свойств, при сохранении того же состава и объемов изделия, подбираются уникальные режимы выплавки, механической, термической, химико-термической обработки для создания однородной, мелкозернистой, чистой и бездефектной структуры стали.

Динамическая прочность при циклических нагрузках

Характеристикой динамической прочности при повторно-переменных нагрузках является предел прочности (предел выносливости, усталости) материала, величина которого меньше величины статической прочности.

Максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостное разрушение материала в течение заданного количества циклов нагрузки.

Величина предела прочности зависит от ряда факторов:

• вида, структуры и дефектов материала, • технологии изготовления и обработки, • среды и температуры испытаний, • состояния поверхности, • концентрации напряжений, • размеров образца, • режима нагрузки и т.д.

Предел прочности может изменяться в больших пределах – при самых неблагоприятных условиях может уменьшаться в 5-10 раз по сравнению с пределом прочности материала в обычных условиях. Эти изменения вызывают значительные сложности при проектировании машин и конструкций в связи с необходимостью исключения их усталостных разрушений.

Для каждого случая условий эксплуатации предел прочности определяется экспериментально в условиях действия переменных напряжений при определенном виде цикла изменения нагрузки.

Получение характеристик прочности

Характеристики прочности при увеличенных скоростях деформирования получают, используя пневмо-гидравлические устройства. Действие ударов и взрывов используют для деформирования с очень большими скоростями. Если скорость относительного деформирования меньше чем 104 с-1, кривую деформации определяют в квазистатических испытаниях, которые обеспечивают однородное напряженное состояние по всему объему рабочей части образца, при сохранении этой скорости. Влияние скорости деформирования незначительно для хрупких материалов высокой прочности и увеличивается с ростом их пластичности.

Наличие конструктивно-технологических концентраторов напряжений (отверстий, резких переходов форм, мест с неоднородной структурой материала) значительно снижает динамическую прочность элементов конструкции.

Определение предела прочности кирпича на изгиб

Предел прочности при изгибе определяют путём испытания на гидравлическом прессе целого кирпича, уложенного плашмя на две опоры, расположенные на расстоянии 200 мм одна от другой. Опоры должны иметь закругления радиусом 10 – 25 мм. Нагрузку передают на середину кирпича через опору с таким же закруглением.

Для более плотного и правильного прилегания образца к опорам на кирпиче по уровню накладывают из цементного теста три полоски шириной 20 – 30 мм: две полоски – в местах опирания на нижние опоры, одну – под опору, передающую нагрузку. Если в кирпиче имеются трещины, то полоски располагаются так, чтобы самые значительные трещины при испытании оказались на нижней поверхности образца.

Подготовленные образцы выдерживают в лаборатории в течении 3 – 4 сут. для затвердевания цементного теста. Перед испытанием измеряют размеры поперечного сечения кирпича по середине пролёта (между опорами) с точностью до 1 мм. Испытания кирпича проводят на 5-тонном гидравлическом прессе.

Предел прочности при изгибе Rизг МПа, вычисляют по формуле

Rизм= ЗFl/2bh 2 (2)

где F – разрушающая нагрузка, Н; l – расстояние между опорами, мм(см); b – ширина кирпича, мм, h – высота (толщина) кирпича по середине пролёта, мм

За окончательный результат принимают среднее значение из пяти определений. Кроме того, записывают минимальный результат испытаний. Полученные пятью бригадами учащихся результаты испытаний кирпича заносят в таблицу журнала лабораторных работ, после чего, сравнивая полученные результаты с данными, приведёнными в таблице 2.

Таблица 3 – Марки керамического кирпича

Способ формованияМаркаПредел прочности, МПа, не менее
При сжатииПри изгибе
Средний для пяти образцовНаименьший для отдельного образцаСредний для пяти образцовНаименьший для одного образца
Пластическое4,42,2
3,9
17,53,41,7
17,53,11,5
12,52,81,4
12,52,51,2
7,52,21,1
7,51,80,9

Окончание таблицы 3 – Марки керамического кирпича

Полусухое ПолусухоеПолусухое3,41,7
2,91,5
17,52,51,3
17,52,31,1
Полусухое12,52,1
12,51,90,9
7,51,60,8
7,51,40,7

Упрощенный способ определения марки кирпича Молоток мас­сой 1 кг берут за нижнюю часть рукояти, локоть прижимают к туловищу у пояса, ударником молотка касаясь плеча. Удар наносят по наибольшей грани кирпича. В зависимости от степени разрушения кирпича по таблице 4 определяют его марку.

Таблица 8 – Примерные марки кирпича

Результаты удара молоткомПримерная марка кирпича
Кирпич разбивается на куски средней величины от одного удараНиже 75 – брак
Кирпич разрушается от двух-трех ударов75 – 100
Кирпич искрит, от него отбиваются мелкие осколки125 и выше

В условное обозначение стеновых керамических материалов (кирпи­чи, камни) кроме показателя марки по прочности входит значение морозо­стойкости в количествах циклов замораживания и оттаивания и буквенные обозначения: К – керамический, Р – рядовой, Л – лицевой, П – пустотелый, О – одинарный, У – утолщенный (для кирпича), У — укрупненный (для камня), Пр – профильный. В конце обозначения указывается СТБ. Например:

Читайте так же:
Питерский кирпич для печи

кирпич керамический рядовой пустотелый одинарный марки по прочности 150, по морозостойкости F15: кирпич КРПО-150/15/СТБ1160-99;

камень керамический рядовой укрупненный марки по прочности 150, по морозостойкости F 15:

камень КРУ 150/15/СТБ1160-99.

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 С какой целью в строительстве применяют материалы, исполь­зуемые в работе?

2 Какие показатели характеризуют качество стенового материала?

3 Какое заключение о качестве кирпича можно сделать по резуль­татам визуального осмотра?

4 Как определить марку кирпича?

5 Что значит выражение – марка кирпича по прочности 75, 100, 300?

6 Какие показатели характеризуют качество материала, применямого для наружной отделки (облицовки) зданий?

7 Какие показатели характеризуют качество материала, применяе­мого для отделки пола?

8 Почему согласно ГОСТу к испытуемым материалам предъявляют различные требования по водопоглощению?

9 От чего зависит плотность керамических изделий?

10 Поясните условное обозначение – кирпич КРУ (КЛУ) – 125/75 СТБ 1160-99.

11 За счет каких технологических приемов можно повысить тепло­изоляционные свойства стеновых материалов?

12 За счет каких технологических приемов можно повысить марку стенового материала?

13 Поясните условное обозначение – камень КЛПр-150/50 СТБ 1160-99.

14 Поясните условное обозначение – ПГ 250 × 250 (247 × 247 × 8,0) СТБ 1160-99.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Марка цемента для бетона гост

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: марка бетона (класс прочности), марки морозостойкости и водонепроницаемости. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов.

Проектной маркой бетона по прочности на осевое растяжение является сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение.

Марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократному воздействию отрицательных температур.

Стационарная испытательная лаборатория Передвижная строительная лаборатория

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см2), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости.

Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций в возрасте 28 суток, для сборных конструкций — в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.

Проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 или 180 суток в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент.

Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов.

Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе — 1/6-1/10.

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольшого количества добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») — важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3—0,5.

Распространённой ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

Таблица соотношения классов и марок бетона

При повышении марки прочности бетона при сжатии растет предел прочности при растяжении, но увеличение сопротивления растяжению становится менее значительным в области высокопрочных типов. Прочность материала при растяжении — 1:10 – 1:17 к предельной прочности при сжатии, при этом предел прочности при изгибе равняется 1:6 – 1:10.

Максимально допустимый порог прочности состава для каждой марки индивидуален.

Составы с более высокими показателями М обладают самым низким показателем критической прочности. Достигаются критические показатели в первый сутки после заливки смеси.

Контрольные пробы

Прочность на сжатие проверяется в лабораториях по изготовленным образцам согласно требованиям ГОСТ. Однако проверить соответствие марки можно самостоятельно на стройплощадке.

Для этого нужно:

  • приготовить деревянные формы с размерами внутренних граней 100х100х100 мм;
  • взять пробу бетонной смеси с лотка миксера и отлить несколько кубиков в приготовленные заранее формы;
  • уплотнить состав, проштыковав его в нескольких местах либо по стукав по форме молотком. Данная мера позволяет устранить пузырьки воздуха, образовавшиеся в смеси;
  • выдержать полученные кубики при влажности 90% и температуре +20°С, исключая прямое воздействие лучей солнца;
  • через 28 дней передать пробы бетона на лабораторию на экспертизу. Можно передать некоторые образцы на промежуточных стадиях затвердевания (на 3-ем, 7-ом и 14-ом дне) для проведения предварительной экспертизы.

Проведение этих мероприятия позволит определить соответствие марки и класса бетона, который привезли на стройплощадку, тому, что вы заказывали.

Морозостойкость (F)

Показатели морозостойкости бетона отражают количество количество циклов замерзания-оттаивания, выдерживаемые бетоном (от 25 до 1000). Низкая морозостойкость приводит к постепенному снижению несущей способности и к быстрому поверхностному износу бетонной конструкции.

Основная причина разрушения бетона под воздействием низких температур — расширение воды в порах материала при замерзании. Т.е. морозостойкость, в основном, зависит от структуры: чем выше объём пор, доступных для воды, тем ниже морозостойкость.

Сегодня благодаря применению специальных химических добавок (уплотняющих, воздухововлекающих и т.д.) удаётся создавать смеси, выдерживающие сверхнизкие температуры. Строительные бетоны М100, М150 обычно имеют маркировку F50, а бетоны М300, M350 — от F200.

Пропорции изготовления и набор прочности бетонной массы

Для того, чтобы изготовить качественную бетонную смесь необходимо учитывать назначение конструкции, для изготовления которой она служит. При поверхностном подходе в выборе пропорций смеси можно получить очень хрупкий материал, не подходящий по параметрам прочности, водонепроницаемости, морозостойкости или подвижности. Или наоборот получить раствор высокого класса, с высокими физико-механическими показателями, там где в этом нет необходимости. Чтобы изготавливать бетонные растворы, выполняющие свои функции, применяют таблицы:

Читайте так же:
Прошивка кирпича sony xperia z с6603

Состав и пропорции бетона из цемента

Бетон не приобретает всех своих качеств в те 2–3 дня, когда он кажется уже абсолютно твёрдым. В первую неделю после заливки смесь приобретает 70% своей прочности.

Марочной прочности материал достигает на 28 день после укладки. При этом набор прочности после 28 дня не прекращается. В течение трех лет после заливки, конструкция может достигать 300% относительно прочности на 28 день. Он становится очень крепким.

Чтобы оценить скорость набора бетонными массами прочности используют график:

График набора прочности бетона

При постройке собственного дома всегда можно нанять специалистов, которые сделают в домашних условиях всё за вас. Если же обладать некоторым багажом знаний, всегда можно приготовить легкий бетон своими руками или оценить её качество, не упуская деталей.

Бетон ГОСТ 7473 2010 технические характеристики

Стандарт устанавливает данные, которые должны содержаться в наименовании смеси.

Для основных видов бетонов:

  • Морозостойкость (F) — 9 классов от F25 до F500.
  • Водонепроницаемость(W) — 10 классов от 2 до 20. Используется шаг в 2 единицы.
  • Степень готовности смеси — для готовой смеси с завода — БСГ.
  • Класс прочности (B) — 21 класс.
  • Удобоукладываемость (СЖ, Ж, П) — 3 вида: подвижные (П1-П5), жесткие (Ж1-Ж4), сверхжесткие (СЖ1- СЖ3).
  • Марка по прочности (бетон М200 ГОСТ 7473 2010), справедливости ради стоит сказать, что маркировка М осталась от советского ГОСТ.

Бетоны, относящиеся к легким, маркируют еще и значением средней плотности.

Если характеристики материала отличаются от стандартных, используют уникальные обозначения: высокопрочный специальный (ВС) или с мелкофракционным наполнителем (СМ). Но ГОСТ подобную маркировку не регламентирует.

Марки бетона ГОСТ 7473 2010 по прочности

Существует 21 класс прочности бетонов. Здесь может возникнуть путаница, поскольку в техдокументации указываются именно классы смесей, а заводы выпускают марки бетона. Ответственные производители указывают оба значения — и B, и М.

Марки напрямую влияют на сферу использования смесей:

  • М-100, М-150 соответствуют классам В7,5 и В12,5. Используются для не несущих и для так называемых «неответственных» сооружений.
  • М-200, М-250 соответствуют бетону в15 ГОСТ 7473 2010 и бетону B20 ГОСТ 7473 2010. Идут на плиты-перекрытия, покрытия площадок с небольшими нагрузками, ЖБ-пояса.
  • М-300, М-350 соответствуют В22 и B25. Используют для фундаментов в малоэтажном строительстве, для автодорог и иных конструкций с сильными нагрузками.
  • М-400, М-450, М-500 для производственных помещений и многоэтажного гражданского строительства.
  • М600-М1000 для сложных промышленных и военных объектов: мостов, шахт, плотин, плит аэродромов.

Компании «НИКС-К» производит и доставляет все востребованные марки бетона, выпущенные по ГОСТ 7473-2010.

Применение бетона М200 (В15)

Бетон этой марки может использоваться во время проведения следующих работ:

1. В процессе заливки фундамента.

2. Заливка бетоном дорог.

3. Вовремя строительства площадок.

4. Производство железобетонных составляющих, которые в последующем используется для возведения зданий и сооружений.

Также на базе марки бетона B15 могут изготавливаться строительные смеси для кирпичной кладки.

Основываясь на стандарты (ГОСТа 7473-94), бетон класса B 15 обладает всеми необходимыми характеристиками, которые предоставляют возможным его эксплуатацию в следующих случаях необходимости:

1. Заливки фундаментов для малоэтажных зданий (ленточного, свайно-ростверкового, плитного типов).

2. Бетонирования различных типов дорожек.

3. Заливки стен подпорного типа и т.д..

4. Заливки и выравнивании напольного покрытия.

5. Возведения межэтажных проемов, площадок, лестниц и прочее.

6. Изготовления железобетонных компонентов для объектов строительства.

Более того, бетон марки B15 станет отличным выбором при необходимости возведения кирпичной стены (кирпичной кладки).

БСТ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-2010— пример обозначения бетонной смеси

Какими свойствами обладает этот бетон? Для чего может быть применим? Какой он марки?

Найдем ответы на эти вопросы и с помощью примера рассмотрим общепринятые обозначения бетона.

Начнем с конца, с ГОСТа. ГОСТ — это перечень ГОсударственных СТандартов и условных обозначений, установленных для производства того или иного вида продукции. В настоящее время для производства бетона действует ГОСТ 7473-2010, который составлен с учётом европейских стандартов.

Согласно ГОСТ в начале указывается тип бетона:

  • БСТ — бетонные смеси тяжёлого бетона;
  • БСМ — бетонные смеси мелкозернистого бетона;
  • БСЛ — бетонные смеси легкого бетона.

Далее следует указание класса бетона по прочности – литера «В». Это ключевой показатель, на который необходимо ориентироваться при выборе и заказе бетонной смеси.

Марка бетона по удобоукладываемости

Следующая характеристика, указываемая в описании бетонной смеси — марка по удобоукладываемости. Термин удобоукладываемость означает способность смеси принимать форму и образовывать в результате уплотнения однородную массу. Удобоукладываемость оценивают по параметрам подвижности и жёсткости. Эти параметры определяются с помощью лабораторных испытаний. Но, если кратко их охарактеризовать, то подвижность показывает насколько легко бетонная смесь растекается и заполняет форму. Жёсткость измеряется в секундах, необходимых для уплотнения смеси под воздействием вибрации.

По маркам удобоукладываемости выделяют следующие виды бетонных смесей:

  • подвижные — обозначаются буквой «П» и цифрами от 1 до 5, при этом, чем больше число, тем более подвижна смесь;
  • жёсткие – «Ж», диапазон от 1 до 4, чем больше число, тем жёсткость смеси выше;
  • сверхжёсткие смеси – «СЖ», требуют больше времени для уплотнения и маркируются цифрами 1-3.

Марка бетона по морозостойкости

За характеристикой удобоукладываемости следует морозостойкость. Этот параметр указывает — какое количество циклов замораживания/оттаивания способен выдержать бетон без потери своих качеств. Обозначение класса по морозостойкости — буква «F» и цифры от 50 до 1000 (количество циклов).

Марка бетона по водопроницаемости

И последний параметр — водонепроницаемость, способность бетона не пропускать через себя влагу. Очень важный показатель при строительстве гидротехнических сооружений, подземных коммуникаций. Обозначение — «W» с цифрами от 2 до 20. Чем выше цифра, тем большее давление способен выдержать бетон, не пропустив через себя воду.

Вернемся к нашему примеру и расшифруем, что означает:

БСТ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-2010

  • БСТизготовлена смесь тяжёлого бетона;
  • В25класс смеси (марка М350);
  • П1смесь малоподвижна, имеет самый низкий показатель подвижности;
  • F200смесь cпособна выдержать до 200 циклов заморозки и оттаивания;
  • W4 – достаточно низкая характеристика водонепроницаемости;
  • Смесь соответствует требованиям ГОСТ.

Бетон с подобными характеристиками применяется для изготовления железобетонных изделий и строительства монолитных фундаментов.

Характеристики бетона — это не только указание марки или класса. Широта применения бетонов обуславливает необходимость указания дополнительных параметров. В частном домостроении, например, при строительстве фундамента под баню, марки морозостойкости или водонепроницаемости не имеют большого значения. Но при производстве ЖБИ, промышленном или дорожном строительстве подобные параметры играют решающую роль.

Читайте так же:
Умный кирпич что это такое

Предел прочности материала при растяжении — формула, характеристики и расчеты

Предел прочности при растяжении формула

Предел прочности материала при растяжении сокращённо обозначается ПП. Также допускается использовать выражение «временное сопротивление». Для обозначения предела прочности применяют буквы R или σ В (сигма). Единица измерения — мегапаскаль (МПа). Показатель означает допустимую величину силы, которая может воздействовать на объект до того, как он начнёт разрушаться. Речь идёт о механическом воздействии, но следует учитывать, что химические факторы способны изменить первоначальные свойства материала, в том числе повлиять на ПП. К немеханическим нагрузкам относят следующие:

  • нагревание;
  • охлаждение;
  • погодные условия (ветер, осадки, влажность);
  • агрессивная среда.

Предел прочности при растяжении

Формула предела прочности при растяжении записывается так: R=0,64 (P/F), где F — площадь поверхности раскола предмета, а P — разрушающая нагрузка. При проектировании нельзя опираться на крайние значения, поэтому инженеры оставляют допуски на различные факторы, а также на период эксплуатации. Это значит, что при строительстве используется материал, у которого ПП превышает расчётное напряжение.

Изначально способность элемента выдерживать нагрузки определяли опытным путём. Материал использовали, не зная, как он себя поведёт во время эксплуатации, а после поломки заменяли более прочным. Со временем перешли к экспериментам и испытаниям, и по-прежнему самый точный способ найти предел прочности при натяжении и разрыве остаётся эмпирический.

Исследования проводят в лабораторных условиях, с использованием точной техники. Приборы фиксируют характеристики материала и то, как они изменяются под нагрузкой разной величины. Как правило, прочность измеряется так: предмет жёстко закрепляют и оказывают на него воздействие.

В чем измеряется прочность

Сначала закреплённый элемент растягивают. Он становится длиннее, при этом в одном месте образуется перешеек, и именно здесь заготовка разорвётся. Так ведут себя не все материалы, а только вязкие. Чугун, сталь и другие хрупкие сплавы растягиваются незначительно. При увеличении нагрузки они трескаются и разрушаются по наклонным плоскостям. Шейки не образуются.

Сила, прикладываемая в каждый момент, измеряется с точностью до тысячных долей ньютона. Одновременно определяют размер и характер деформации. Данные сверяют с таблицами.

Второй способ — математический анализ. Он заключается в том, что прочность определяют с помощью сложных вычислений. Однако без испытаний данные, полученные расчётным путём, нельзя считать полными. Дело в том, что на практике вещество может повести себя по-другому.

Классификация параметра

Материал обладает временным сопротивлением в ответ на воздействия разного характера, поэтому характеристику классифицируют на несколько групп. Усилия, которым подвергается заготовка или конструктивный элемент:

  • Растяжение. Изделие тянут за края с помощью специальной машины.
  • Кручение. Предмет помещается в условия, при которых работает крутящий вал.
  • Изгиб. Заготовку сгибают и разгибают в нескольких направлениях.
  • Сжатие. На материал давят попеременно с разных сторон.

Предел прочности материала

У одного и того же материала ПП может различаться. В качестве примера можно привести сталь. Она используется чаще, чем другие сплавы, потому что стальные конструкции показали себя как наиболее прочные, долговечные и устойчивые к неблагоприятным факторам. При этом они надёжны и не выделяют в атмосферу вредных веществ.

Существует несколько марок стали. Они производятся по разным технологиям, и в зависимости от этого различаются характеристики заготовок и конструкций. У обычных марок ПП составляет 300 Мпа. По мере увеличения содержания углерода прочность увеличивается. Самые твёрдые марки имеют показатель 900 МПа. Факторы, от которых зависят прочностные характеристики:

  • количество полезных и нежелательных примесей;
  • способ термической обработки (криообработка, закалка, отжиг).

Временное сопротивление и усталость

Между ПП и временным сопротивлением различным нагрузкам есть прямая связь. Второй показатель в документации и технической литературе обозначают символом Т. Он показывает, сколько длится деформация образца, когда на него воздействует постоянная нагрузка. Когда временное сопротивление прекращается, кристаллическая решётка вещества перестраивается. Это характерно для твёрдых материалов. В результате вещество становится более прочным, чем было до этого. Это явление называется самоупрочнением.

Ещё одна важная характеристика — усталость металла. Говоря о стали, применяют выражение «предел выносливости». Для обозначения используют символ R. Эта характеристика показывает, воздействие какой силы материал может переносить постоянно, а не разово. Во время эксперимента на образец оказывают давление заданной силы. Число воздействий составляет 10 7 . За время испытаний материал не должен деформироваться или утратить исходные характеристики.

Предел прочности обозначение

На проведение таких экспериментов уходит много времени, поэтому их проводят не всегда. Часто обходятся математическими вычислениями, рассчитывая все важные коэффициенты.

Пределом пропорциональности называют максимальную нагрузку, при которой сохраняется соотношение, определяемое законом Гука. Согласно ему, тело деформируется прямо пропорционально величине оказываемого на него воздействия. Каждый материал обладает определённой степенью упругости. Она может быть классической и абсолютной. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Пример первого типа — пружина: пока на неё воздействуют, она сжимается, а когда нажатие прекращается, расправляется.

Определение характеристик

Материалы обладают не только прочностным пределом, но и другими характеристиками. В случае со сталью это твёрдость и способность воспринимать ударные нагрузки. Испытания проводят следующим образом: в заготовку вдавливают алмазный конус или шар. Алмаз — эталон твёрдости. Размер следа зависит от того, насколько крепок испытуемый образец. Чем от мягче, тем больше отпечаток, и наоборот.

Прочность на удар рассчитывают так: на образце делают срез, затем ударяют. Результаты показывают характеристику для участка, который наиболее уязвим. Другие механические свойства, для которых получают данные эмпирическим путём:

  • Пластичность. Она показывает, до какой степени образец может изменять форму, сохраняя исходную структуру.
  • Усталость. Эта категория отображает, как долго материал не теряет свойства, испытывая длительные нагрузки.
  • Ударная вязкость. Характеристика означает, в какой степени вещество способно сопротивляться ударному воздействию.

Предел прочности

По прочности вещества делятся на классы. Они различаются по одной или нескольким характеристикам. Так, для двух классов показатели ПП могут быть одинаковыми, а значения относительного удлинения или текучести — разными.

Удельная прочность — величина, производная от предельной. Её получают путём деления исходного показателя на плотность материала. Практическая ценность расчёта состоит в том, что знание характеристики позволяет применять материал для различных целей, а не просто располагать данными о ПП. Показатель меняется в зависимости от объёма, толщины и веса изделия. Пример: тонкий лист легче деформировать, чем толстый.

Предел прочности и пластичность тесно связаны. Чем меньше второй параметр, тем быстрее разрушается образец. Материалы, у которых высокая пластичность, лучше поддаются обработке, они пригодны для изготовления деталей путём штамповки. Пример: элементы кузова штампуют из листов стали. Если у сплава невысокая пластичность, он относится к хрупким, хотя может быть иметь отличные показатели твёрдости. Одно из таких веществ — титан. Он плохо изгибается и тянется, но по твёрдости превосходит многие другие сплавы.

Читайте так же:
Пример коммерческого предложения по продаже кирпича

Для улучшения прочностных характеристик в материалы вводят добавки. Другой способ — термообработка.

Предел прочности стали

Прочность металлических конструкций – один из важнейших параметров, определяющих их надежность и безопасность. Издревле вопросы прочности решались опытным путем — если какое-либо изделие ломалось — то следующее делали толще и массивнее. С 17 века ученые начали планомерное исследование проблемы, прочностные параметры материалов и конструкций из них можно рассчитать заранее, на этапе проектирования. Металлурги разработали добавки, влияющие на прочность стальных сплавов.

Предел прочности стали

Предел прочности

Предел прочности — это максимальное значение напряжений, испытываемых материалом до того, как он начнет разрушаться. Его физический смысл определяет усилие растяжения, которое нужно приложить к стрежневидному образцу определенного сечения, чтобы разорвать его.

Каким образом производится испытание на прочность

Прочностные испытания на сопротивление разрыву проводятся на специальных испытательных стендах. В них неподвижно закрепляется один конец испытываемого образца, а к другому присоединяют крепление привода, электромеханического или гидравлического. Этот привод создает плавно увеличивающее усилие, действующее на разрыв образца, или же на его изгиб или скручивание.

Испытание на разрыв

Испытание на разрыв

Электронная система контроля фиксирует усилие растяжения и относительное удлинение, и другие виды деформации образца.

Виды пределов прочности

Предел прочности — один из главных механических параметров стали, равно как и любого другого конструкционного материала.

Эта величина используется при прочностных расчетах деталей и конструкций, судя по ней, решают, применим ли данный материал в конкретной сфере или нужно подбирать более прочный.

Различают следующие виды предела прочности при:

  • сжатии — определяет способность материала сопротивляться давлению внешней силы;
  • изгибе — влияет на гибкость деталей;
  • кручении – показывает, насколько материал пригоден для нагруженных приводных валов, передающих крутящий момент;
  • растяжении.

Виды испытаний прочности материалов

Виды испытаний прочности материалов

Научное название параметра, используемое в стандартах и других официальных документах — временное сопротивление разрыву.

Предел прочности стали

На сегодняшний день сталь все еще является наиболее применяемым конструкционным материалом, понемногу уступая свои позиции различным пластмассам и композитным материалам. От корректного расчета пределов прочности металла зависит его долговечность, надежность и безопасность в эксплуатации.

Предел прочности стали зависит от ее марки и изменяется в пределах от 300 Мпа у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 Мпа у специальных высоколегированных марок.

На значение параметра влияют:

  • химический состав сплава;
  • термические процедуры, способствующие упрочнению материалов: закалка, отпуск, отжиг и т.д.

Некоторые примеси снижают прочность, и от них стараются избавляться на этапе отливки и проката, другие, наоборот, повышают. Их специально добавляют в состав сплава.

Условный предел текучести

Кроме предела прочности, в инженерных расчетах широко применяется связанное с ним понятие-предел текучести, обозначаемый σт. Он равен величине напряжения сопротивления разрыву, которое необходимо создать в материале, для того, чтобы деформация продолжала расти без наращивания нагрузки. Это состояние материала непосредственно предшествует его разрушению.

На микроуровне при таких напряжениях начинают рваться межатомные связи в кристаллической решетке, а на оставшиеся связи увеличивается удельная нагрузка.

Общие сведения и характеристики сталей

С точки зрения конструктора, наибольшую важность для сплавов, работающих в обычных условиях, имеют физико-механические параметры стали. В отдельных случаях, когда изделию предстоит работать в условиях экстремально высоких или низких температур, высокого давления, повышенной влажности, под воздействием агрессивных сред — не меньшую важность приобретают и химические свойства стали. Как физико-механические, так и химические свойства сплавов во многом определяются их химическим составом.

Влияние содержание углерода на свойства сталей

По мере увеличения процентной доли углерода происходит снижение пластичности вещества с одновременным ростом прочности и твердости. Этот эффект наблюдается до приблизительно 1% доли, далее начинается снижение прочностных характеристик.

Повышение доли углерода также повышает порог хладоемкости, это используется при создании морозоустойчивых и криогенных марок.

Влияние углерода на механические свойства стали

Влияние углерода на механические свойства стали

Рост содержания С приводит к ухудшению литейных свойств, отрицательно влияет на способность материала к механической обработке.

Добавки марганца и кремния

Mn содержится в большинстве марок стали. Его применяют для вытеснения из расплава кислорода и серы. Рост содержания Mn до определенного предела (2%) улучшает такие параметры обрабатываемости, как ковкость и свариваемость. После этого предела дальнейшее увеличение содержания ведет к образованию трещин при термообработке.

Влияние кремния на свойства сталей

Si применяется в роли раскислителя, используемого при выплавке стальных сплавов и определяет тип стали. В спокойных высокоуглеродистых марках должно содержаться не более 0,6% кремния. Для полуспокойных марок этот предел еще ниже — 0,1 %.

При производстве ферритов кремний увеличивает их прочностные параметры, не понижая пластичности. Этот эффект сохраняется до порогового содержания в 0,4%.

Влияние легирующих добавок на свойства стали

Влияние легирующих добавок на свойства стали

В сочетании с Mn или Mo кремний способствует росту закаливаемости, а вместе с Сг и Ni повышает коррозионную устойчивость сплавов.

Азот и кислород в сплаве

Эти самые распространенные в земной атмосфере газы вредно влияют на прочностные свойства. Образуемые ими соединения в виде включений в кристаллическую структуру существенно снижают прочностные параметры и пластичность.

Легирующие добавки в составе сплавов

Это вещества, намеренно добавляемые в расплав для улучшения свойств сплава и доведения его параметров до требуемых. Одни из них добавляются в больших количествах (более процента), другие — в очень малых. Наиболее часто применяю следующие легирующие добавки:

  • Хром. Применяется для повышения прокаливаемости и твердости. Доля – 0,8-0,2%.
  • Бор. Улучшает хладноломкость и радиационную стойкость. Доля – 0,003%.
  • Титан. Добавляется для улучшения структуры Cr-Mn сплавов. Доля – 0,1%.
  • Молибден. Повышает прочностные характеристики и коррозионную стойкость, снижает хрупкость. Доля – 0,15-0,45%.
  • Ванадий. Улучшает прочностные параметры и упругость. Доля – 0,1-0,3%.
  • Никель. Способствует росту прочностных характеристик и прокаливаемости, однако при этом ведет к увеличению хрупкости. Этот эффект компенсируют одновременным добавлением молибдена.

Металлурги используют и более сложные комбинации легирующих добавок, добиваясь получения уникальных сочетаний физико-механических свойств стали. Стоимость таких марок в несколько раз (а то и десятков раз) превышает стоимость обычных низкоуглеродистых сталей. Применяются они для особо ответственных конструкций и узлов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector