УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ БЕТОНА, ПРИГОТОВЛЕННОГО НА ОСНОВЕ РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ ЦЕМЕНТА
DEVICE MEASURING CHARACTERISTICS OF SAMPLES OF CONCRETE PREPARED BASED ON EXPANDED CEMENT

Изобретение относится к лабораторному анализу характеристик строительных материалов, а именно к определению энергии напряжения и линейного расширения бетона, приготовленного на основе расширяющегося цемента, и может найти применение при использовании в работах бетона, приготовленного на основе расширяющегося цемента и при его лабораторном анализе.
Известно устройство, применяющееся для определения энергии напряжения образцов бетона приготовленных на основе гипсоглиноземистого расширяющегося цемента, описанного в работе Павлова, И.П., Бондаренко, В.М. Перспективы применения бетонов на напрягающем цементе при изготовлении сталетрубобетонных элементов/ И.П.Павлова, В.М.Бондаренко // Теория и практика строительства: [сборник научных трудов] / отв. ред. С.Я.Блихарський. - Л.: Издательство Национального университета "Львовская политехника", 2010. - 403 с.: ил. - (Вестник / Национальный университет "Львовская политехника", №664). - С. 133-144.
Данное устройство включает следующие элементы: динамометрический кондуктор для образца-призмы размером 100×100×400 или 50×50×200 мм; измерительное устройство ("краб") с индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм для замеров изгиба пластин кондуктора или штатив с аналогичным индикатором; стальной эталон для проверки измерительного устройства; форму-опалубку для формования образца в кондукторе.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности фиксирования стадии заклинивания образцов бетона, что не позволяет объективно определить коэффициент линейного расширения образцов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство указанное в работе (см. Михайлов, В.В. Восстановление железобетонных конструкций с применением расширяющегося цемента / В.В.Михайлов. М.: Стройиздат, 1945. - 17-24 с., www.hydrobeton.ru. Водонепроницаемый и расширяющийся цемент (ВРЦ) «Методы физических и механических испытаний ВРЦ», где для определения величины линейного расширения образцов бетона используется устройство, состоящее из измерительного прибора с подвижным элементом на стойке, опоры для образца бетона.
Недостатком данного устройства является возможность определять линейное расширение образцов с высокой точностью только в условиях несвязанного расширения, без условий ограничения расширения и фиксирования стадии заклинивания образцов.
Техническим результатом является обеспечение возможности определения энергии напряжения и линейного расширения бетона, приготовленного на основе расширяющегося цемента, и повышение надежности и точности за счет исключения аппаратной избыточности.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения характеристик образцов бетона, приготовленного на основе расширяющегося цемента, включающее измерительный прибор с подвижным элементом на стойке, опору для образца бетона, согласно изобретению имеет цилиндрическую форму для образца бетона, установленную на опоре, металлическую пластину, имеющую низкий коэффициент жесткости, при этом на ней расположен измерительный прибор, в качестве которого использован тензодатчик, а в качестве подвижного элемента - приводной шток, с одной стороны сообщенный с тензодатчиком через металлическую пластину, а с другой стороны имеющий поршень для ограничения начальных размеров образца бетона, расположенного в форме, при этом металлическая пластина сообщена с формой для образца бетона посредством стоек.
Новизна заявляемого устройства обусловлена тем, что за счет конструктивных особенностей, а именно - металлической пластины, имеющей низкий коэффициент жесткости, измерительного прибора, в качестве которого использован тензодатчик, подвижного элемента, выполняющего функции приводного штока, с одной стороны сообщенного с тензодатчиком через металлическую пластину, а с другой стороны имеющего поршень для ограничения начальных размеров образца бетона, расположенного в форме, при этом металлическая пластина сообщена с формой для образца бетона посредством стоек - обеспечивается возможность определения характеристик: энергии напряжения и линейного расширения образцов бетона, и, кроме того, повышается надежность и точность за счет исключения аппаратной избыточности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.
Устройство для измерения характеристик образцов бетона, приготовленного на основе расширяющегося цемента, состоит из измерительного прибора - тензодатчика 1, закрепленного на металлической пластине 2, имеющей низкий коэффициент жесткости. На металлическую пластину 2 через приводной шток 3, связанный с одной стороны с пластиной 2, а с другой стороны с поршнем 4, ограничивающим начальные размеры образца бетона 5, передается усилие от расширяющегося образца бетона 5, находящегося в цилиндрической форме 6. В свою очередь цилиндрическая форма 6 установлена на жесткой опоре 7, при этом цилиндрическая форма 6 для образца бетона 5 сообщена с металлической пластиной 2 посредством стоек 8.
Устройство для измерения характеристик образцов бетона 5, приготовленного на основе расширяющегося цемента, работает следующим образом. После укладки в цилиндрическую форму 6, расположенную на жесткой опоре 7, образца бетона 5, последний расширяется и давит на поршень 4. Это давление передается на стальную пластину 2 через приводной шток 3. Металлическая пластина 2 изгибается и установленный на ней тензодатчик 1 фиксирует ее прогиб, соответствующий расширению бетона на момент измерения, вследствие того, что цилиндрическая форма 6 для образца бетона 5 сообщена с металлической пластиной 2 посредством стоек 8.
Для повышения чувствительности устройства для file:///cipoiiciiiaизмерения характеристик образцов бетона металлическая пластина 2 имеет небольшую жесткость, в свою очередь, определяемую произведением модуля упругости материала (Е), из которого изготавливается пластина, на момент инерции (I), поперечного сечения пластины 2. Таким образом, варьируется материалом, из которого изготовлена пластина 2, то есть модулем упругости (Е) и ее поперечным сечением (I), подбирается нужная жесткость пластины и как следствие чувствительность всего устройства.
Вызванный расширением образца бетона 5 прогиб стальной пластины 2 связан с усилием от его расширения формулой:
где λ - прогиб пластины, равный расширению бетона; (см);
Е - модуль упругости материала, из которого изготовлена пластина, например для стали (Е=2.106 MПa);
4
I - момент инерции поперечного сечения металлической пластины, (см);
l - длина металлической пластины между двумя стойками, на которых она закреплена, (см).
По найденным усилиям определяется значение напряжения от саморасширения бетона по формуле:
bs
где R - энергия напряжения образца бетона, (МПа);
F - усилие на приводном ни оке, фиксируемое по показаниям тензодатчика, (кН);
0
2
S - площадь образца бетона в плоскости, поперечной направлению фиксируемых деформаций, (см).
Далее анализируют полученные данные и по максимальным значениям энергии напряжения определяют стадию заклинивания образна бетона.