ГОСТ 24545-81

ГОСТ24545-81

ГруппаЖ19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР

БЕТОНЫ

Методыиспытаний на выносливость

Concretes.Methods of endurance test

Датавведения 1982-01-01

УТВЕРЖДЕН ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР поделам строительства от 30 декабря 1980 г. № 214.

ПЕРЕИЗДАНИЕ.Июль 1989 г.

Настоящийстандарт распространяется на все виды бетонов, применяемых впромышленном, энергетическом, транспортном, водохозяйственном,жилищно-гражданском и сельскохозяйственном строительстве, в том числена бетоны, подвергающиеся в процессе эксплуатации нагреву, насыщениюводой или нефтепродуктами.

Стандартустанавливает методы испытаний на выносливость путем нагруженияобразцов стандартных размеров многократно повторяющейся осевойсжимающей нагрузкой, составляющей различные доли от разрушающей.Результатом испытаний является либо число циклов до разрушенияобразца, либо достижение бетоном заданного числа циклов многократногоприложения нагрузки (база испытаний) на определенном уровненагружения. При изучении бетонов результаты испытаний используют дляпостроения линии регрессии выносливости, по которой оценивают бетон.

Предусмотренныенастоящим стандартом испытания проводят только на образцах,специально изготовленных из бетонной смеси. Образцы, выпиленные иливыбуренные из элементов конструкций, при испытании бетона навыносливость не применяют.

В стандартеучтены рекомендации СЭВ по стандартизации PC 279-65 в части методовиспытаний на выносливость.

Термины,применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены всправочном приложении 4.

1.МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Испытаниебетона на выносливость следует проводить на образцах-призмахразмерами 70х70х280, 100х100х400, 150х150х600, 200х200х800 мм. Вкачестве базового образца принимают призму с размерами 150х150х600мм.

1.2. Размерыобразцов для испытаний выбирают в зависимости от наибольшей крупностизаполнителей в пробе бетонной смеси в соответствии с требованиямиГОСТ 10180-78.

1.3. Отбор проббетонной смеси, изготовление и хранение образцов следует производитьв соответствии с требованиями ГОСТ 10180-78.

1.4. Образцыизготовляют сериями. Для проведения испытаний на выносливость призаданных параметрах нагружения (уровня и частоты нагружения, а такжекоэффициента асимметрии) серия должна состоять из 6 образцов, изкоторых 3 образца подвергают многократно повторному нагружению, а на3 образцах определяют призменную прочность.

Для проведенияиспытаний с целью построения линии регрессии выносливости сериядолжна состоять из 15 образцов, из которых 12 образцов подвергаютмногократно повторному нагружению, а на 3 образцах определяютпризменную прочность.

2.ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

2.1. Дляпроведения испытаний следует применять испытательные машины иустановки, работающие в режиме многократно повторного нагружения,отвечающие требованиям настоящего стандарта и аттестованные вустановленном порядке в соответствии с требованиями ГОСТ 8.001-80 иМУ 8.7-77.

2.2. Испытанияследует проводить на испытательных машинах и установках, имеющихсчетчик числа циклов нагружения, а также динамическую тарировку вэксплуатационном режиме.

2.3. Машины иустановки должны обеспечивать возможность изменения и регулированияуровней нагружения.

2.4. Опорныеплиты испытательной машины должны обеспечивать неподвижность образцовв процессе испытаний и возможность их центрирования по отношению кцентральной оси машины и отвечать требованиям ГОСТ 8905-82.

2.5. Длянасыщения образцов водой или нефтепродуктами, а также для испытанияобразцов при нагреве следует применять оборудование и приборы, всоответствии с требованиями ГОСТ 24452-80.

3.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

3.1. Образцыдолжны быть перенесены в помещение для испытаний не менее чем за 3сут.

3.2. Подготовкуoбразцов к испытаниям следует начинать с их осмотра и определениялинейных размеров, при этом допускаемые отклонения от номинальныхразмеров должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10180-78.

3.3. Призменнуюпрочность бетона определяют по ГОСТ 24452-80 до испытаний навыносливость.

3.4. Насыщениеобразцов водой или нефтепродуктами, а также подготовку образцов,подвергаемых испытаниям при нагреве, проводят по ГОСТ 24452-80.

3.5. Впомещении, где проводят испытания, температура воздуха должна быть нениже плюс 10°С.

4.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Испытаниеследует проводить при постоянных значениях уровня нагружения частоты циклов многократного повторного нагружения f, коэффициентаасимметрии цикла напряжений ,а также заданного числа циклов многократного повторного нагружения(базы испытаний), назначаемых в соответствии с программами испытаний,исследований или с указаниями стандартов и технических условий набетонные и железобетонные конструкции.

При отсутствиитаких указаний испытания проводят при базовых условиях с последующимпостроением линии регрессии выносливости.

Для этогопоследовательно проводят испытания образцов на четырех уровняхнагружения, которые принимают равным 0,9; 0,8; 0,7 и 0,6 отразрушающей нагрузки, принимая значения коэффициента асимметрии цикланапряжения равным 0,1, частоту многократно повторного нагружения равной 5-10 Гц.Возраст бетона к началу испытаний должен быть не менее 28 сут.

4.2. Образцы досоответствующего уровня нагружают непрерывно с постоянной скоростьюнарастания напряжений (0,05±0,02) МПа/с [кгс/()],после чего создают многократно повторяющуюся нагрузку соответствующейинтенсивности. Значение минимальных напряжений цикла многократноповторного нагружения вычисляют по формуле

где - максимальное напряжение цикла;

- коэффициентасимметрии цикла напряжений.

4.3. Испытанияобразцов следует начинать с уровня нагружения, равного 0,9, споследующим снижением уровня в порядке, указанном в п. 4.1.

4.4. На каждомуровне нагружения следует испытывать 3 образца. Схема испытательноймашины для одновременного испытания 3 образцов приведена на чертеже.При разрушении образца испытательную машину останавливают, на егоместо устанавливают металлический вкладыш, способный восприниматьприлагаемую нагрузку, и продолжают испытания.

4.5. Испытанияпроводят на испытательной машине одного типа и считают законченными вслучае разрушения образцов или достижения ими заданного числа циклов(базы испытаний).

4.6.Дополнительные требования к методике испытаний бетона на выносливостьпри нагреве приведены в обязательном приложении 1.

4.7. Исходныеданные и результаты каждого испытания фиксируют в журнале испытаний,форма которого дана в рекомендуемом приложении 2.

4.8. Припроведении испытаний должны, соблюдаться требования нормативныхдокументов по безопасности труда и требования, указанные в ГОСТ10180-78.

5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. В обработкурезультатов испытаний включают образцы разрушившиеся в интервале от100 до заданного числа циклов многократно повторного нагружения.

Схемаиспытательной машины на три образца

1- рама машины; 2 - верхняя винтовая опора с оголовником; 3 - образец;4 - гидродомкрат; 5 - маслопровод.

5.2. Порезультатам испытаний отдельных образцов при заданных параметрахнагружения в соответствии с пп. 1.4, 4.1 вычисляют среднее значениечисла циклов многократно повторного нагружения n по формуле

где- значение числа циклов отдельного образца;

- числообразцов в серии.

Если среднеезначение числа циклов, вычисленное по формуле (2), меньше числациклов заданного нормативным документом, то делают заключение онесоответствии прочности бетона требованиям к его выносливости иследует провести испытания на другом составе бетона.

5.3. Порезультатам испытаний образцов для построения линии регрессиивыносливости в соответствии с пп. 1.4, 4.1 следует установитьлинейную зависимость, определяемую уравнением регрессии

где A и B -коэффициенты, определяемые по результатам испытаний;

- число циклов,соответствующих разрушению образца.

Теснотакорреляционной связи, определяемая коэффициентом корреляции, должнанаходиться в пределах -0,7 > r > -1,0.

5.4. Линиярегрессии выносливости должна строиться в виде диаграммы, на осиабсцисс которой откладывают в логарифмическом масштабе число цикловнагружений до разрушения отдельных образцов, а по оси ординат - отношение либо максимальные напряжения .

5.5. Попостроенной линии регрессии выносливости следует провести оценкусопротивляемости бетона многократно повторному нагружению.

5.6. Примерыобработки результатов испытаний по пп. 5.2-5.4 и оценки на их основеиспытанного бетона приведены в справочном приложении 3.

ПРИЛОЖЕНИЕ1

Обязательное

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКЕ ИСПЫТАНИЙ БЕТОНА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ ПРИ НАГРЕВЕ

1. Для каждойтребуемой температуры нагрева бетона следует отбирать образцы по п.1.3 настоящего стандарта.

2. Дляпроведения испытаний нагревательное устройство и средства измерениятемператур применяют по ГОСТ 24452-80.

3.Нагревательное устройство (камерная электрическая печь) должнообеспечивать равномерный нагрев образца по заданному режиму дотребуемой температуры и устанавливаться таким образом, чтобы оно неподвергалось воздействию многократно-повторного нагружения.

Перепадтемпературы по высоте рабочего пространства нагревательногоустройства не должен превышать 10 °С при нагреве до 200 °С.

4. Температуру врабочем пространстве нагревательного устройства контролируюттермопарами, установленными у верхнего и нижнего торца образца.

5. Призменнуюпрочность бетона для требуемой температуры нагрева определяют всоответствии с требованиями ГОСТ 24452-80.

6. Параметрынагружения образцов принимают по п. 4.1 настоящего стандарта.

7. Образецнагревают со скоростью 30 °С/ч до требуемой температуры, послечего подвергают многократно повторному нагружению. Во время испытанийтемпература в рабочем пространстве нагревательного устройства недолжна изменяться.

8. Для каждойтемпературы нагрева линию регрессии строят по п. 5.3 настоящегостандарта. При этом на графике (приложение 3) по оси ординатоткладывают отношение максимального напряжения сжатия к призменной прочности бетона для требуемой температуры

9. В протоколеиспытаний (приложение 2) указывают температуру нагрева бетона.

Приложение 2

Рекомендуемое

ЖУРНАЛ

испытанийдля определения выносливости бетона при действии

одноосноймногократно повторяющейся нагрузки

1.__________________ 4.________________________7._________________________________

Маркировка образца Тип испытательной машины Призменная прочность (

________________________________

2.__________________ 5. __________________________ 8._____________________________

Датаизготовления, Влажность образца по массе Частота нагружения

возраст

вмомент испытания,

условиятвердения

3.__________________ 6. __________________________ 9._________________________

Датаиспытания Кубиковая прочность (R, МПа) Температура нагрева бетона

Руководительлаборатории _____________________________________

Ответственныйза испытание образцов ___________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ПРИМЕРЫОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

1. Примерпостроения линии регрессии выносливости бетона и оценки результатовиспытаний

Требуетсяпостроить линию регрессии выносливости бетона и определитьвыносливость при базе испытаний циклов, а также оценить выносливость бетона при надежности

В таблицепредставлены результаты испытаний бетона на уровнях напряжений 0,9; 0.8; 0,7; 0,6 (при f = 6 Гц, ).

Вид линиирегрессии

Значениякоэффициентов A и B в уравнении (1) вычисляют по результатамиспытаний, принимая их в форме:

где - средние арифметические значения измеренных величин;

- корреляционныймомент, вычисляемый по формуле

- дисперсииизмеренных величин, вычисляемые по формулам:

n - числоразрушившихся образцов.

По результатамвычислений получим:

Коэффициенткорреляции

Послеподстановки в формулу (2) вычисленных значений получим численныезначения коэффициентов линии регрессии:

B= -0,104; A = 0,75 - (-0,104)·4,286 = 1,197.

Уравнение линиирегрессии по средним точкам имеет вид

Доверительнуюоценку коэффициента В линии регрессии (1) производят при надежностиоценки равной 0,95, по формуле

где t -коэффициент Стьюдента при числе степеней свободы К= n - 2 инадежности

Вычисляязначения доверительных границ по формуле (5), получим уравнение линиирегрессии верхней границы доверительного интервала в виде

и уравнениелинии регрессии нижней границы доверительного интервала

при которойпроизводят оценку соответствия прочности бетона требованиям к еговыносливости.

На чертежепоказаны в полулогарифмических координатах линия регрессии по среднимточкам, линии верхней и нижней границ доверительного интервала.

Выносливостьиспытанного бетона по средним значениям на базе испытаний циклов, вычисленная в долях от призменной прочности, равна 0,542, апри надежности оценки на той же базе испытаний она составляет 0,413.

2. Примерпроверки соответствия прочности бетона требованиям к его выносливости

Техническимиусловиями на изготовление железобетонной балки задано проверитьсоответствие прочности бетона требованиям к его выносливости приследующих параметрах:

уровеньмаксимальных напряжений равен

частотациклического загружения f=6 Гц;

Линиярегрессии по результатам испытаний на выносливость

- результатыиспытаний; 1 - линия регрессии по уравнению (3); 2 - линия регрессииверхней границы доверительного интервала по уравнению (5); 3 - линиярегрессии нижней границы

доверительногоинтервала по уравнению (6).

коэффициентасимметрии цикла

база испытаний циклов. Призменная прочность бетона на момент испытаний равна 42,5МПа. Значения максимальных и минимальных напряжений цикла равны:

Испытанияпроводят на образцах-призмах размерами 10х10х40 см.

В результатеиспытаний 3 образцов до разрушения при заданных параметрах полученызначения числа циклов многократного повторения нагрузки,соответственно равные циклов.

Среднееарифметическое значение равно

Опытное значениесреднеквадратического отклонения равно

В соответствии снормативно-технической документацией выявление анормальногорезультата при испытании 3 образцов производят по формуле

Подставляязначения величин минимального и максимального результатов, имеем:

Проверка условияпоказывает, что все результаты испытаний являются статистическизначимыми и должны быть включены для оценки выносливости бетона. Таккак среднее значение числа циклов приведших к разрушению образцов, равно циклов, а заданная база испытаний равна циклов, то делают заключение о том, что выносливость испытанногобетона на уровне 0,5и базе испытаний цикловoбеспечена и бетон может быть рекомендован к применению.

ТЕРМИНЫ,ОБОЗНАЧЕНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ

1.МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

2.ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

3.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

4.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Схемаиспытательной машины на три образца

ПРИЛОЖЕНИЕ1 (обязательное). ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКЕ ИСПЫТАНИЙБЕТОНА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ ПРИ НАГРЕВЕ

Приложение2 (рекомендуемое). ЖУРНАЛ испытаний для определения выносливостибетона при действии одноосной многократно повторяющейся нагрузки

ПРИЛОЖЕНИЕ3 (справочное). ПРИМЕРЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

Линиярегрессии по результатам испытаний на выносливость

ТЕРМИНЫ,ОБОЗНАЧЕНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ