determinarea rezistentelor mecanice

Upload: yvette-orban

Post on 31-Oct-2015

104 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 1

    DETERMINAREA REZISTENELOR MECANICE ALE MATERIALELOR DE CONSTRUCII

    1. DETERMINAREA PROPRIETILOR BETONULUI NTRIT

    1.1 Determinarea densitii aparente (masei volumice aparente)

    Efectuarea determinrii

    Aceast proprietate a betonului se determin pe epruvetele folosite la determinarea rezistenelor mecanice, astfel:

    - se cntresc epruvetele;

    - se determin dimensiunile epruvetelor (msurarea cu ublerul);

    - se calculeaz volumul aparent utiliznd formulele geometrice;

    - se calculeaz densitatea aparent.

    nregistrarea rezultatelor

    Proba Masa

    [g]

    Dimensiuni, [mm] Volum aparent,

    Va

    Densitate aparent,

    a L l h

    1. beton simplu

    2. beton armat dispers cu fibre de polipropilen

    2. beton armat dispers cu fibre de oel

    3. beton de nalt rezisten

    Interpretarea rezultatelor

    Tip Densitate aparent

    Foarte greu (a 2500 kg/m3)

    Greu (2200 a 2500 kg/m3)

    Semigreu (2000 a 2200 kg/m3)

    Uor (800 a 2000 kg/m3)

    Foarte uor (a 800 kg/m3)

    Betonul analizat ARE/ NU ARE densitatea minim necesar pentru a putea fi analizat.

    1.2 Determinarea rezistenei la ncovoiere

    Solicitarea unui element de ctre aciuni exterioare (fore sau momente) astfel nct n orice seciune a lui s nu apar dect moment ncovoietor se numete ncovoiere (Fig. 1).

  • 2

    P P

    l

    b

    h

    Fig. 1

    Prin rezistena la ncovoiere se nelege efortul unitar prin raportarea momentului maxim ncovoietor la modulul de rezisten al seciunii.

    W

    MRti ;

    relaie n care:

    M momentul ncovoietor maxim;

    W modulul de rezisten.

    Unitatea de msur n S.I. [N/m2]; uzual se utilizeaz i [daN/cm2], [N/mm2].

    Efectuarea determinrii:

    Rezistena la ncovoiere se determin cu aparatul Fruhling Michaelis pe prisme avnd dimensiunile de 4 x 4 x 16cm (Fig. 2).

    4

    3

    5

    12

    Aparatul Fruhling Michaelis este alctuit din:

    1 postamentul aparatului;

    2 urub de reglare;

    3 dispozitiv pentru ncercarea la ncovoiere cu reazem la 10 sau 12cm;

    4 crlig de racord la sistemul de prghii;

    5 proba.

    Fig. 2

    Dup fixarea epruvetei se pornete aparatul care se blocheaz automat la ruperea prismei. Se cntrete gleata n cazul utilizrii aparatului Fruhling - Michaelis (P = 50G [N]) i/sau se citete direct la pres valoarea forei P.

  • 3

    Se calculeaz valoarea momentului ncovoietor maxim:

    4

    lP

    2

    l

    2

    PMmax

    , [Nm]

    Se calculeaz modulul de rezisten cu relaiile:

    - seciune dreptunghiular: 6

    hbW

    2

    - seciune ptrat: 6

    aW

    3

    - seciune circular: 32

    dW

    3

    - seciune inelar:

    D32

    dDW

    44

    Se calculeaz rezistena la ncovoiere cu relaia:

    33ti a

    lP

    2

    3

    6

    a

    4

    lP

    W

    MR

    [daN/cm2].

    - unde:

    - P - fora de rupere, [daN];

    - l - distana dintre reazemele dispozitivului, [cm];

    - a - latura cubului [cm].

    Determinarea rezistenei la ntindere prin ncovoire se poate i cu presa hidraulic, pe epruvete prismatice cu dimensiunile de 100x100x550 mm (Fig. 3).

    Fig. 3

  • 4

    Solicitarea ncrcarea va avea o cretere de (52) daN/cm2 pe secund, pn la rupere.

    Avnd n vedere c betonul este un material inelastic i anizotrop pentru a obine rezistena la ntindere a betonului din zona ntins a elementului ncovoiat aceasta valoare se corecteaz cu un coeficient de elasticitate al betonului.

    Pentru cazuri normale valoarea acestui coeficient este cuprins ntre 0,5 i 0,6:

    Rt = (0,5 + 0.6)Rti

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruv.

    Fora

    P

    Latura

    seciunii

    a

    Dist. l dintre reazeme 3ti a

    lP

    2

    3R

    n

    R

    R

    n

    1

    timed

    ti

    [daN] [cm] [cm] [daN/cm2] [daN/cm

    2]

    Beton simplu

    1. 10 30

    2. 10 30

    Beton armat dispers cu fibre de polipropilen

    3. 10 30

    4. 10 30

    Beton armat dispers cu fibre de oel

    5. 10 30

    6. 10 30

    Beton de nalt rezisten

    7. 10 30

    8. 10 30

    Interpretarea rezultatelor

    Betonul analizat ARE/ NU ARE rezistena la ntindere din ncovoiere necesar.

    1.3 Determinarea rezistenei la compresiune

    Solicitarea unui element cu una sau dou fore egale i de sens contrar, avnd ca scop micorarea dimensiunii n lungul direciei de aciune se numete compresiune. (Fig. 4)

    Fig. 4

  • 5

    Determinarea se efectueaz cu presa hidraulic pe cuburi, cilindri sau resturi de prism. Modul de rupere a epruvetelor este prezentat n figura 5.

    b

    h

    b

    h

    a) b) c)

    Fig. 5

    n fig.2a ntre platanele presei i epruvetele cubice nu au fost mpiedicate forele de frecare, ruperea avnd loc prin umflarea epruvetei i expulzarea prii de la mijlocul epruvetei rezultnd dou trunchiuri de piramid puse cap la cap, unghiul de rupere fiind de 45.

    n fig.2b ntre epruvet i platanele presei s-a pus un material cuplant (vaselin, plastelin) mpiedicnd astfel frecarea.

    Rezistena la compresiune se definete ca fiind efortul unitar normal () la care elementul i pierde capacitatea portant. Rezistena la compresiune la 28 de zile determin clasa betonului i se calculeaz cu relaia:

    A

    PR c ,

    Relaie n care:

    P fora de rupere citit la pres (N);

    A seciunea net de rupere (mm2).

    Unitatea de msur n S.I. [N/m2]; uzual se utilizeaz i [daN/cm2], [N/mm2].

    Observaie: n literatura de specialitate se ntlnete i notarea acestei rezistene cu: fckcub sau fckcil.

    Efectuarea determinrii

    Rezistena la compresiune se determin cu presa hidraulic (Fig. 6) pe cuburi, cilindri sau pe resturile de prism rezultate dup determinarea rezistenei la ncovoiere.

    n cazul determinrii rezistenei la compresiune pe resturile de prism se vor utiliza dou plcue metalice ajuttoare pentru a se realiza un cub cu latura de 10 cm.

  • 6

    6

    3

    1

    5

    F

    7

    4

    C

    8

    9

    2

    Presa hidraulic este alctuit din:

    1 platanul mobil (pistonul presei hidraulice);

    2 corpul fix al presei;

    3 ulei sub presiune care vine de la pompa hidraulic;

    4 cadrul fix al presei hidraulice;

    5 epruveta;

    6 platanul fix al presei;

    7 dispozitiv de rotire al platanului fix al presei pentru cazul n care epruveta nu are feele paralele;

    8 manometrul presei la care se citete direct valoarea forei de compresiune;

    9 postamentul rigid (beton armat) cu rolul de a fixa rigid presa. Fig. 6 Presa hidraulic

    Dup centrarea epruvetei n pres se aduce platanul superior ct mai aproape de suprafaa probei, se pornete presa, iar cnd epruveta cedeaz manometrul se blocheaz automat pe valoarea forei de compresiune P.

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruv.

    Dimensiuni Aria seciunii,

    A = a b

    Fora de compres.

    P

    Rezistena la compresiune

    Rc

    Rezistena la compresiune medie Rc

    med a b

    [cm] [cm] [cm2] [daN] [daN/cm

    2] [daN/cm

    2]

    Beton simplu

    1. 10 10 100

    2. 10 10 100

    3. 15 15 225

    Beton armat dispers cu fibre de polipropilen

    4. 10 10 100

    5. 10 10 100

    6. 15 15 225

    Beton armat dispers cu fibre de oel

    7. 10 10 100

    8. 10 10 100

    9. 15 15 225

    Beton de nalt rezisten

    10. 10 10 100

    11. 10 10 100

    12. 15 15 225

  • 7

    Interpretarea rezultatelor

    Clasa betonului rezultat n urma efecturii determinrilor

    Beton simplu Beton armat dispers cu fibre de: Beton de nalt

    rezisten polipropilen oel

    1.4 Determinarea rezistenei la ntindere prin despicare

    Rezistena la ntindere prin despicare se determin pe cilindri, cuburi i prisme. Modul de aplicare al ncrcrii i relaiile de calcul ale acestei rezistene sunt prezentate n figura 7.

    l/2

    P lP

    l l/2

    d

    l

    P

    b

    P

    hP

    h

    a

    Rtd

    = 2Pdl Rtd=2Plh Rtd=

    2Plh Rtd=

    2Pah

    Fig. 7

    Practic s-a costatat c aceast rezisten este mai mic dect rezistena la ntindere centric cu 10 15%, deci:

    Rt = (1,1 1,15)Rtd

    ntre rezistena la compresiune a betonului i rezistena la ntindere exist relaia propus de Frenet:

    3 2

    ct R5,0R

    Practic raportul c

    t

    R

    R variaz ntre

    6

    1 i

    20

    1.

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruv.

    Dimensiuni epruvet Distana

    dintre reazeme

    Fora de rupere

    Rezistena la ntindere

    prin despicare

    med

    tiR

    b h l P Rti

    [cm] [cm] [cm] [daN] [daN/cm2] [daN/cm

    2]

    1.

    2.

    3.

  • 8

  • 2.DETERMINAREA PROPRIETILOR MORTARULUI NTRIT

    2.1 Consideraii generale

    Caracteristicile n exploatare ale mortarelor pot fi anticipate printr-o serie de caracteristici determinate att n stadiul de mortar proaspt ct i ntrit.

    Prin mortar ntrit se nelege un material compozit alctuit din granule de nisip legate ntre ele cu piatr de ciment alctuit din liant i partea fin de nisip (diametrul mai mic de 0,2mm) avnd o structur rigid. Mortarul ntrit are aspect de conglomerat, se comport ca o roc artificial; rezistenele mecanice crescndu-i n timp.

    Determinrile se fac pe urmtoarele tipuri de epruvete:

    - pentru rezistena la compresiune, rezistena la ntindere, rezistena la ncovoiere, contracie axial i rezisten la nghe dezghe epruvetele au form de prism cu dimensiunile de 40x40x160 mm;

    - pentru aderena la stratul suport epruvetele sunt cilindrice, cu diametrul de 80 mm i o nlime de 15 mm.

    Epruvetele se toarn n tipare metalice din mortare preparate cu cel mult o or nainte de turnare pentru mortare de var ciment, ciment var i cu cel mult 20 de minute nainte pentru mortarele de ipsos cu ntrzietor de priz. nainte de turnare mortarul se amestec bine cu mistria cel puin 3 minute. Tiparele se umplu de regul n 2 straturi, fiecare strat fiind compactat prin lovire cu maiul de 10 ori. Dup turnare tiparele se acoper cu o plac de sticl pn la decofrare.

    Decofrarea se face dup:

    - 48 de ore, n cazul mortarelor de var simplu;

    - 24 de ore, n cazul mortarelor de var ciment, ciment var;

    - 2 ore, n cazul mortarelor de ipsos.

    Pstrarea epruvetelor dup decofrare e foarte important, o pstrare necorespunztoare putnd compromite toate determinrile. O umiditate mai mare duce la o densitate aparent modificat, la rezistene mecanice mai mici.

    Prismele de mortar de var simplu i ipsos vor fi pstrate n ncperi cu o

    umiditate de (655)%, i o temperatur de (204)oC.

    Prismele de mortar pe baz de ciment vor fi pstrate pn la 7 zile n cutia cu aer

    umed (temperatur de (204)oC i umiditate mai mare de 90%) iar apoi n aceleai condiii ca cele din var sau ipsos.

    Caracteristicile care se determin asupra mortarului ntrit sunt:

    - densitatea aparent;

    - rezistena la ntindere din ncovoiere;

    - rezistena la compresiune;

    - rezistena la nghe dezghe;

    - adeziunea la suport;

    - contracia axial.

  • 10

    2.2 Determinarea densitii aparente (masei volumice aparente)

    Efectuarea determinrii

    Aceast determinare se face la 28 de zile. Ea se face pe 3 prisme. Se cntresc prismele i se obine mi. Se msoar cele trei dimensiuni ale prismelor L, l i h.

    Cu relaia: hLl

    mia

    (kg/m3) se calculeaz densitatea aparent.

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruveta 1 2 3

    Masa

    Volumul aparent

    Densitatea aparenta a

    Densitatea medie med

    a

    Interpretarea rezultatelor

    Mortarul ESTE/NU ESTE corespunztor.

    2.3 Determinarea rezistenei la ncovoiere

    Efectuarea determinrii

    Se face cu aparatul de ncercare la ncovoiere sau cu presa hidraulic, pe trei prisme cu dimensiunile 40x40x160mm.

    Relaia de calcul este: 2ti hb

    lP

    2

    3R

    , n care:

    P fora de rupere;

    l distana dintre reazeme;

    b limea prismei;

    h nlimea seciunii prismei.

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruv.

    Fora

    P

    Latura

    seciunii

    a

    Dist. l dintre

    reazeme 3ti a

    lP

    2

    3R

    n

    R

    R

    n

    1

    timed

    ti

    [daN] [cm] [cm] [daN/cm2] [daN/cm

    2]

    1.

    2.

    3.

    Interpretarea rezultatelor

    Mortarul ESTE/NU ESTE corespunztor.

  • 11

    2.4 Determinarea rezistenei la compresiune

    Efectuarea determinrii

    Se face pe cele 6 resturi de prism dup ncercarea la ncovoiere cu ajutorul unor plcue prezentate n figura 8 la presa hidraulic. Prismele se vor ncerca totdeauna perpendicular pe direcia de turnare pe aceast direcie rezistenele sunt mai mici din cauza segregrii mortarelor.

    Fig. 8

    Relaia de calcul este: A

    PR c , unde:

    P fora de rupere;

    A aria seciunii (A=bxh);

    nregistrarea rezultatelor

    Nr. epruv.

    Dimensiuni Aria seciunii,

    A = a b

    Fora de compres.

    P

    Rezistena la compresiune

    Rc

    Rezistena la compresiune medie Rc

    med

    a b

    [cm] [cm] [cm2] [daN] [daN/cm

    2] [daN/cm

    2]

    1.

    2.

    3.

    Interpretarea rezultatelor

    Mortarul ARE/ NU ARE marca cerut n comand

    2.5 Determinarea aderenei la mortare

    Aderena reprezint solicitarea maxim pe unitatea de suprafa, msurat prin ncercarea prin ntindere.

    Prin aceast metod se determin aderena prin traciune a diferitelor tipuri de materiale de construcii, pe baz de liani minerali, valoarea aderenei la traciune individual fiind dat de urmtoarea formul:

    As=L/A

    - unde:

    - As = valoarea individuala pentru aderena la traciune, n [N/mm2];

    - L = sarcina de traciune total, n [N];

    - A = aria de lipire (2500mm2), [mm2].

  • 12

    Efectuarea determinrii

    Determinarea se realizeaz pe un mortar de consisten normal. Ca suport pentru mortar se vor utiliza materialele din care se fac pereii i anume: beton, blocuri de silicat de calciu, crmid, BCA, etc., sau beton toate n stare de umiditate atmosferic.

    Se aplic pe suport un strat de mortar cu ajutorul unui ablon ptrat cu latura de (50 0,5 ) mm n grosime de:

    - 10 mm i 20 mm pentru mortare de tencuial i zidrie

    - 5 mm pentru gleturi.

    Se introduce proba ntr-o pung de polietilen i se nchide ermetic.

    Dup maturizare se lipesc pe probe capete de traciune, se ntrete adezivul i se aplic o for de ntindere uniform cresctoare dup cum urmeaz:

    Aderena [N/mm2] Viteza de cretere a forei [N/mm

    2*s]

    < 0,2 0,003 0,010

    0,2 0,5 0,011 0,025

    0,5 1,0 0,026 0,050

    > 1,0 0,050 0,100

    Se noteaz fora de rupere i modul de rupere care poate fi:

    - aderent cnd ruperea se face pe interfaa substrat i mortar;

    - coherent cnd ruperea se face n mortar sau n substrat.

    nregistrarea rezultatelor

    Adeziunea la suport (Rs) se calculeaz cu formula:

    A

    PRS

    - unde:

    - P - fora maxim la care s-a produs desprinderea epruvetei, n [N];

    - A - aria suprafeei de contact dintre mortar i suport, n [mm2].

    Rezultatul se calculeaza ca media determinrilor, notandu-se i modul de desprindere a mortarului, precizndu-se unul dintre cazurile de mai jos:

    - A desprinderea stratului de mortar de suport;

    - B cedarea stratului de mortar;

    - C cedarea materialului suport.

    Observaie:

    n cazurile B i C, rezultatele obinute nu reprezint adeziunea mortarului la suport, ci rezistena la ntindere a mortarului, respectiv a suportului; n aceste cazuri se considera c adeziunea la suport este superioar valorii obinute la determinare.

  • 13

    Interpretarea rezultatelor

    Desprinderea mortarului de stratul suport este de tip A / B / C.

    2.6 Determinarea aderenei la mortarele pe baza de ipsos

    Prin aceast metod se determin aderena prin traciune a diferitelor tipuri de materiale de construcii (compui pe baz de ipsos), valoarea aderenei la traciune individual fiind dat de urmtoarea formul:

    A

    LAS

    - unde:

    - As = valoarea individual pentru aderena la traciune, n N/mm2 ;

    - L = sarcina de traciune total, n N;

    - A = aria de lipire (2500mm2), n mm2;

    Aderena reprezint solicitarea maxim pe unitatea de suprafa, msurat prin ncercarea prin ntindere.

    Efectuarea determinrii

    - prepararea epruvetelor de ncercat se va face n condiii standard de temperatur i

    umiditate:20C 2C i 50%5% umiditate relativ.

    - aparatele utilizate pentru determinri i pentru preparri anticipate determinrilor trebuie s fie etane i realizate din materiale rezistente la ap, i s nu reacioneze cu sulfatul de calciu (sticl, tabl, oel inoxidabil, oel inobilat, ebonit, plastic);

    - mortarul de consisten normal se introduce n formele pentru determinarea aderenei, amplasate pe substrat i se niveleaz cu ajutorul unei gletiere metalice. Dup ntrirea materialului, se las proba 7 zile, n condiii standard de temperatur i umiditate relativ.

    Pe proba pregtit se lipete dispozitivul de tragere cu rina epoxidic i dup ntrirea rinii se vor face determinrile de aderen, prin aplicarea unei viteze de crestere a forei ntre 0.003 i 0.1N/mm2, funcie de rezistena la aderen ateptat.

    Se noteaz natura ruperii - n plac;

    - n liantul adeziv;

    - la interfa.

    nregistrarea rezultatelor

    Rezistena la rupere prin traciune Ru se calculeaz cu urmtoarea formul:

    A

    FR uu

    - unde: Ru - rezistena la rupere prin traciune, n N/mm

    2; Fu - fora maxim de rupere, n N; A - aria suprafeei de ncercat, n mm2.

  • 14

    Rezultatul este media probelor individuale, calculat cu o precizie de 0.01 N/mm2 n multe cazuri, ruperea se face nu ntre substrat i mortar ci n mortar sau n

    substrat sau n adezivul epoxidic. In aceste ultime cazuri, aderena real este mai mare dect cea determinat. n aceste cazuri, calculul rezultatului mediu nu-i are rostul.

    Interpretarea rezultatelor

    Prin determinarea aderenei la mortarele pe baz de ipsos rezult o rupere:

    - n plac;

    - n liantul adeziv;

    - la interfa.