Wydział Górnictwa i Geoinżynierii		Katarzyna Kurczab , Paweł Matejko			Zespół 1
Rok 2 , Grupa 3		Temat : Próba statyczna ściskania materiałów kruchych			Nr ćwicz 2
Data wyk.-11-03-2003	Data oddania 25-03-2003	Zwrot do pop. 29-04-2003	Data oddania 19-05-2003	Ocena :	Podpis :

1.Cel ćwiczenia

Określenia dla materiałów doświadczaniu:

- wytrzymałości na ściskanie (
)

- modułu Younga (
).

Próbę statystycznego ściskania stosuje się głównie przy badaniu materiałów kruchych, czyli nie wykazujących zdolności do znacznych odkształceni plastycznych ( beton, cegłą, skały).

Materiały, które mają znacznie większą wytrzymałość na ściskanie (
) niż wytrzymałość na rozciąganie (
):

dla betonu
= (5-20)
,

dla granitu
= (40-70)
,

dla piaskowca
= (40-70)
.

Cechą, która charakteryzuje materiały kruche jest właśnie wytrzymałość na ściskanie (
)

gdzie:
- największa wartość obciążenia ściskającego, przy którym następuje rozkruszenie próbki.

- pole początkowego przekroju próbki.

Jeżeli wykres ściskania
ma część, w której skrócenie (l) jest wprost proporcjonalne do siły ściskającej (P), to na tej podstawie wyznaczamy dla tego materiału moduł Younga (E).

Jeżeli zależność ta nie jest wprost proporcjonalna, to na podstawie kilku pierwszych wyników ( gdzie w przybliżeniu można przyjąć, że materiał zachowuje się liniowo- sprężyście) wyznaczamy wartość średnią modułu Younga (E).

Wartość modułu Younga wyznacza się z prawa Hooke`a

gdzie: P - siła ściskania

- skrócenie próbki odpowiadającej sile (P)

l - początkowa wysokość próbki,

- pole powierzchni początkowego przekroju próbki.

2. Aparatura pomiarowa

Ćwiczenie przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej przedstawionej na rysunku 1. Ruch roboczy maszyny realizuje się w następujący sposób: silnik elektryczny porusza pompę wytwarzającą ciśnienie oleju w cylindrze (2). Ciśnienie działające na tłok (3) powoduje przesunięcie płyty (4). Siła wytwarzana w cylindrze (2) jest przenoszona również na płytę (9) i (7) przez pręty (5), a następnie na próbkę (8). Ściskanie próbki przeprowadza się w ruchu roboczym maszyny.

Ruchem manewrowym następuje ustawienie płyty (7) na odpowiedniej wysokości, w celu dostosowania wysokości między płytami (7) i (4) do wymiarów próbki. Ustawienie to realizowane jest za pomocą prętów (6). Po ustawieniu płyty (7) na odpowiedniej wysokości, umieszcza się próbkę (8) między płytami (4) i (7) i włącza się napęd pompy tłoczącej olej do cylindra (2). Rozpoczyna się ruch roboczy maszyny.

RYS. 1. uniwersalna maszyna wytrzymałościowa: 1- korpus maszyny, 2- cylinder, 3- tłok, 4- belka dolna, 5- pręty łączące, 6- pręty śrubowe, 7- belka nośna, 8- badana próbka, 9- belka górna, 10- tarcze siłomierza, 11- cylinder pomiarowy

Do pomiaru wielkości siły działającej na badaną próbkę służy specjalny system hydrauliczno - mechaniczny. Najważniejszym elementem tego systemu jest cylinder pomiarowy (11), połączony hydraulicznie z cylindrem roboczym (2). Siła działająca na tłok w cylindrze powoduje odpowiednie, proporcjonalne do siły wychylenie wskazówki siłomierza (10).

3. Pomiar skrócenia próbki

Polega on na pomiarze przemieszczenia płyty maszyny wytrzymałościowej w stosunku do drugiej płyty, którą traktujemy jako nieruchomą, w sytuacji, gdy między płytami znajduje się ściskana próbka. Pomiarów dokonuje się za pomocą trzech czujników zegarowych. Wartość skrócenia (
) oblicza się jako wartość średnią skrócenia (
) odczytanego na poszczególnych czujnikach. Czujniki zegarowe stosowane w tym ćwiczeniu mają dokładność 0,01 mm.

4. Tok przeprowadzenia ćwiczenia

1. Określam pole przekroju poprzecznego i wysokości próbki.

2. Przeprowadzam dwie próby ściskania:

A) pierwszą próbkę ściskam bez przeprowadzenia pomiarów jej skrócenia, rejestruje jedynie siłę, przy której próbka ulega zniszczeniu. Na tej podstawie określam, co jaką wartość siły będę odczytywał wartość skrócenia, ściskają drugą próbkę, tak, aby liczba uzyskanych wyników (skrócenia w funkcji siły) była nie mniejsza od 15. Przy podziale na 15 odcinków pomiarowych, biorę pod uwagę 70% wartości siły, przy której pierwsza próbka uległa zniszczeniu.

B) ściskają drugą próbkę rejestruje wielkość skrócenia i odpowiadającą jej siłę; rejestruję również siłę, przy której próbka ulega zniszczeniu ( wcześniej, po dokonaniu około 15 pomiarów, usuwam czujniki pomiarowe, aby nie uległy one uszkodzeniu w momencie niszczenia próbki).

TABELA 1.

Nr pomiaru	Siła ściskania [kN]	Wielkości skrócenia próbki [mm^-2]
1	5	16	0	2,667	15	0	2,778	14	0	3,223	2,889
2	10	21	5			21		6				21	7
3	15	25	4			25,5		4,5				25	4
4	20	29	4			29		3,5				29	4
5	25	32	3			32		3				33	4
6	30	35.5	3,5			35		3				36	3
7	35	38	2,5			38		3				38	2
8	40	40.5	2,5			40		2				41	3
9	45	43	2,5			42		2				43	2
10	50	45	2			44		2				45	2
11	55	47	2			47		3				47	2
12	60	49	2			49		2				50	3
13	65	52	3			50		1				52	2
14	70	52.5	0,5			52		2				54	2
15	75	55.5	3			55		3				53	1
16	80	58	2,5			58		3				51	8
17	85	60	2			60		2				63	2
18	90	64	4			65		5				70	7

Wykres

TABELA 2.

Siła ściskania P	Skrócenie próbki	Moduł Younga E	Wartość średnia Modułu Younga
[kN]	[mm]	[MPa]	[MPa]
5	114,74	0	0,100735
10	114,6983	789,2048
15	114,66	1677,982
20	114,6267	2433,996
25	114,595	3549,578
30	114,57	4425,448
35	114,545	6686,114
40	114,5233	7641,273
45	114,5033	9758,112
50	114,48	11616,8
55	114,4567	11358,65
60	114,4367	12391,25
65	114,4217	18457,8
70	114,3983	32527,04
75	114,3533	19361,33
80	114,3333	10635,83
85	114,28	19748,56
90	114,74	8264,524

TABELA 3.

Siła, przy której nastąpiło zniszczenie próbki [kN]		98
Pole pierwotnego przekroju próbki [ ]		24,7056
Wytrzymałość na ściskanie [MPa]		39,6
Początkowa wysokość próbki [mm]		114,8

Wnioski:

Na własności wytrzymalościowe próbki betonowej mają wpływ:

współczynnik cementowo-wodny, rodzaj użytego kruszywa, okres dojrzewania.

Wartość tablicowa modułu Younga

.

Wytrzymałość na ściskanie

. Rożnice sił przy których nastąpiło niszczenie próbek mogly zależeć od tego iż jedna z próbek była ściskana siłą narastającą aż do momentu zniszczenia, natomiast druga z próbek była poddawana długotrwałemu działaniu siły.

3

---