Определение прочности кирпича

Кирпич – один из самых распространенных, доступных и недорогих строительных материалов. Построенные из него здания и сооружения красивы, хорошо сберегают тепло в своем внутреннем пространстве, экологичны, служат веками. Одним из наиболее важных параметров, входящих в комплекс технических характеристик материала и прямо влияющих на его потребительские свойства, является прочность. Именно это свойство определяет несущую способность кирпичных конструкций, срок их службы. Кирпич приобретает параметры прочности на стадии изготовления, ее параметры зависят от физических и химических свойств исходных материалов, соблюдения технологии на всех этапах производства. Технические условия выпуска продукции регламентируют государственные стандарты: керамического кирпича – ГОСТ 530-2012, силикатного – ГОСТ 379-2015. Эти документы предусматривают необходимость проверки прочности материала и установление его марки при приемке после изготовления. Такая работа выполняется специалистами предприятия-изготовителя, но ее результаты не всегда могут быть объективны. Более точное определение прочностных параметров кирпича с установлением реальной марки дают независимые лабораторные исследования. Они применяются для проверки соответствия заявленных производителем технических характеристик материала факту, а также для экспертной оценки прочности и несущей способности существующих кирпичных конструкций. Эта работа проводится силами независимых специализированных предприятий, имеющих соответствующую лицензию и аккредитацию. В Москве и Московской области услуги по определению прочности и других технических параметров кирпича предоставляет строительная лаборатория «ТехЛабКонтроль».

Методы определения прочности кирпича

От качества кирпича зависят основные характеристики сделанных их него конструкций, в первую очередь, это безопасность эксплуатации и срок службы. Строительные нормы, правила и экономическая целесообразность предусматривают возможность использования для разных по значимости и ответственности сооружений материала с различными параметрами прочности. Выбор кирпича осуществляется по марке, определяющей его прочностные характеристики, этот параметр определяется в ходе лабораторных испытаний и указывается в паспорте материала. Методики установления фактической прочности кирпича на сжатие и изгиб определяют ГОСТ 530-2012 и ГОСТ Р 58527-2019. По результатам испытаний изделиям присваивается марка от М25 до М1000 (всего 16 позиций). Такое распределение позволяет выбрать для практического использования наиболее подходящий материал, без переплаты за излишнюю функциональность.

Порядок проведения испытаний

Определения прочности кирпича при сжатии и изгибе проводятся в лабораторных условиях на предварительно подготовленных образцах с использованием комплекта специального оборудования и инструментов. Применяемые при испытаниях измерительные средства должны быть калиброваны или поверены в установленном порядке.

Определение предела прочности при сжатии.

Предел прочности кирпича при сжатии определяют приложением к образцу равномерно распределенной и постоянно увеличивающейся нагрузки до момента его разрушения. Испытания проводятся на двух изделиях, совмещенных постелями. Направление разрушающего усилия указывается в нормативной и проектной документации, его максимум замеряется и фиксируется. В ходе испытаний используются следующие инструменты и оборудование:

• машина испытательная с регулируемой скоростью приложения нагрузки (пресс);

• линейка стальная;

• угольник поверочный;

• штангенциркуль;

• весы лабораторные;

• щупы измерительные;

• сито с сеткой 1 мм;

• шкаф сушильный;

• гладкая твердая стальная или стеклянная плита;

• цемент марки не ниже М400 или класса прочности 42,5;

• песок кварцевый;

• вода;

• войлок толщиной до 10 мм;

Для получения максимально точных результатов, образцы, перед определением их предела прочности, проходят многогранную подготовку. При габаритах полнотелых изделий, превышающих 500 мм по длине и 300 мм по высоте, допускается вырезка фрагментов. Опорные поверхности должны быть плоскими – это достигается их шлифованием или выравниванием цементным раствором. Перед испытаниями проводится доведение влажности кирпича до уровня, предусмотренного условиями нормативно-технической документации.

Основной этап испытаний включает в себя следующие операции:

• замер длины и ширины опорных поверхностей;

• разметка боковых поверхностей вертикальными линиями;

• размещение образца в центре плиты пресса с взаимным совмещением осей;

• приложение непрерывной, равномерно увеличивающейся нагрузки с условием, чтобы до момента разрушения образца прошло не менее 60 секунд.

Параметры испытаний:

Максимальная нагрузка, повлекшая за собой разрушение образца, регистрируется с точностью до 1 кН. Предел прочности испытуемого кирпича в МПа вычисляется по формуле

Rсж=P/F,

где P – усилие, приведшее к разрушению в Н,

      F – площадь поперечного сечения образца в мм² (среднеарифметическое значение площадей опорных поверхностей).

Марка материала в партии определяется как среднеарифметическое значение по результатам испытаний установленного нормативом числа образцов.

Кроме вышеизложенного метода, существуют и иные, менее точные, способы определения предела прочности кирпича, в том числе и неразрушающие. Из наиболее известных, можно отметить испытание на показатель прочности ударами молотка до разрушения, использование ультразвуковых волн и исследование прочностных характеристик по величине пластической деформации.

Определение предела прочности при изгибе.

Испытания кирпича на параметр прочности изгибом производится приложением к образцу, установленному на двух опорах, вертикальной нагрузки. Усилие, приведшее к разрушению, замеряется и ложится в основу расчета предела прочности. Средства измерений и оборудование, необходимое для проведения испытаний, те же, что и при исследовании параметров сжатия, но с добавлением устройства, представляющего собой подвижно-регулируемую систему, состоящую из двух нижних опор и одной верхней.  

Схема испытания кирпича на изгиб

Образцом при определении предела прочности при изгибе служит целый кирпич, его поверхности в местах опирания должны быть ровными и параллельными. При несоблюдении этих условий, изделие подвергается дополнительной обработке шлифованием или выравниванием плоскостей цементным раствором. Процесс испытаний ведется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, образцы могут находиться в сухом, воздушно-сухом или водонасыщенном состоянии. Установление предела прочности при изгибе включает в себя следующие операции:

• измерение ширины и толщины образца в месте приложения нагрузки;

• установка нижних опор, расстояние между ними должно составлять 4/5 длины испытуемого изделия;

• размещение кирпича на опорах с соблюдением симметрии;

• нагружение образца через верхнюю опору по центру пролета непрерывно с равномерным возрастанием нагрузки со скоростью 0,1 - 0,2 кН/с.

Испытание считается успешно завершенным, если образец разрушился через 20 – 60 секунд после начала приложения нагрузки. Ее максимальное значение регистрируется с точностью до 0,1 кН. Предел прочности кирпича при изгибе (Rизг.) вычисляется по формуле:

Rизг. = 3 P I / 2 b h²,

где P – максимальная разрушающая нагрузка (Н);

      I – расстояние между осями нижних опор (мм);

      b – ширина кирпича в середине пролета (мм);

      h – высота образца в средней части без выравнивающего слоя (мм).

По вышеприведенной формуле Rизг. определяется с точностью до 0,1 МПа, при этом, для установленного нормативно-технической документацией числа образцов эта величина вычисляется, как среднеарифметическое значение. Усредненный показатель принимается во внимание и при установлении предела прочности партии материала, но при этом не учитываются образцы с отклонениями Rизг. от среднего значения более, чем на 50% и не принимается во внимание по одному изделию с максимальным и минимальным пределом прочности.

Заключение

Параметр прочности кирпича на сжатие и изгиб (марка) имеет определяющее значение при выборе материала для строительства. Так, для несущих конструкций в малоэтажном строительстве можно использовать продукцию со средними прочностными показателями, при возведении высотных зданий и ответственных сооружений необходим прочный и более дорогой кирпич. Не ошибиться при выборе помогает знание и учет технических характеристик материала после проведения независимой проверки его прочностных параметров. Более того, лабораторные испытания кирпича могут предотвратить неоправданные материальные затраты при покупке некачественной или некондиционной продукции, быть решающим аргументом при экспертизе зданий и сооружений, в ходе возможных судебных разбирательств.