СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПЛАСТИЧНОЙ МАССЫ Российский патент 2003 года по МПК G01N3/08 G01N33/38 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения прочностных и деформативных, а также адгезионных характеристик пластичных масс; строительных штукатурных, кладочных, плиточных растворов, огнеупорных растворов и т.д.

Известен способ испытания на растяжение (а.с. 859866, G 01 N 31/08, В 22 С 9/12), включающий формообразование в разъемной обойме образца в виде "восьмерки" и его разрушение путем разведения частей обоймы. Недостаток известного способа заключается в низкой производительности испытаний и в искажении результатов измерений. Первый недостаток обусловлен тем, что при формовании образца необходимо разделить массу на дискретные порции и при помощи сжатого воздуха транспортировать их через канал в полость сведенных частей обоймы. Второй недостаток объясняется тем, что при формовании невозможно проконтролировать равномерность укладки массы по сечению образца и устранить изменение влажности транспортируемых сжатым воздухом порций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ испытания на растяжение керамической массы (а.с. 1302192, G 01 N 33/38), включающей формообразование в разъемной обойме образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, растяжение его путем его разведения захватов обоймы и замер усилия растяжения.

Недостатком известного способа является низкая достоверность результатов испытания и узкие функциональные возможности. Первый недостаток заключается в том, что при испытании пластичных масс с повышенной адгезионной способностью (например, штукатурные составы, составы для наклеивания облицовочной плитки, особенно составы, содержащие добавки, увеличивающие адгезию) масса налипает на поверхность захвата и замеряемое усилие растяжения направлена не только на разрыв шейки образца (в месте сопряжения шара и усеченного конуса), но и на преодоление силы адгезии массы к конической поверхности захвата, а это непрогнозируемо искажает достоверность определения прочности массы на растяжение.

Второй недостаток заключается в том, что данный способ не обеспечивает возможности определения адгезии исследуемой массы, которая является одной из основных технологических характеристик штукатурных, плиточных и иных растворов.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности результатов определения прочности на растяжение пластичной массы и расширение функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что известный способ испытания на растяжение пластичной массы, включающий формообразование в разъемной форме образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилия, дополнительно включает в себя повторное формообразование в разъемной обойме образца из исследуемой массы в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основание с шаром, разделение образца по границе шара с усеченным конусом, растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилия растяжения.

Такое выполнение способа обеспечивает появление у него нового качества - повышение достоверности результатов измерения усилия растяжения и расширение функциональных возможностей способа.

Дополнительное повторное формообразование в разъемной обойме образца из исследуемой массы в виде конуса, соединенного меньшим основанием с шаром обеспечивает одинаковые условия формообразования образца при первой и повторной запрессовке массы в захваты обоймы, включая усилие запрессовки и, как, следствие, одинаковую структуру массы и ее плотность.

Разделение образца по границе шара с усеченным конусом обеспечивает отсутствие связанности массы в шаровой части образца с массой в конической части образца. Растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилия растяжения обеспечивает только замер усилия адгезии массы к конической поверхности захвата. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана конструкция разъемной обоймы, предназначенной для осуществления заявляемого способа, на фиг.2 - условия испытания образца по прототипу (а.с. 1302192) с указанием возникающих напряжений в образце при воздействии растягивающей нагрузки P₁. На фиг.3 показаны условия испытания образца после разделения его по границе шара с указанием возникающих напряжений в образце при воздействии растягивающей нагрузки P₂.

Способ испытания на растяжение пластичной массы осуществляли путем выполнения следующих операций. В разъемную форму (фиг.1) запрессовывают исследуемую пластичную массу, при этом происходит формообразование в разъемной массе образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром. Затем, прилагая нагрузку, производят растяжение путем разведения захватов и замеряют усилие растяжения P₁ (в момент разрыва шейки образца по границе шара с усеченным конусом происходит спад). Усилие растяжения P₁ направлено на преодоление сил адгезии R_a массы к поверхности захвата и прочности на растяжение самой массы R_p (фиг.2) в соответствии с уравнением (1).

P_l = Sш•R_p+R_a•S_a•cosϕ (1)
где S_ш - площадь контакта шара с меньшим основанием; S_a - площадь адгезии (контакта) массы образца с конической (внутренней) поверхностью верхнего захвата (площадь боковой поверхности усеченного конуса); ϕ - угол между направляющей конической поверхности захвата и плоскостью, перпендикулярной оси обоймы.

Далее из захватов обоймы извлекают остатки испытанного образца и повторно производят формообразование в разъемной обойме образца из исследуемой массы в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром. Далее разделяют образец по границе шара с усеченным конусом. Для этого, сохраняя жесткую фиксацию захватов обоймы, друг относительно друга, снимают элемент А верхнего захвата ВЗ и с помощью, например, шпателя послойно извлекают массу шаровой части образца. Таким образом, производят разделение образца по границе шара с усеченным конусом. Затем производят растяжение путем разведения захватов и замеряют усилие растяжения P₂. В этом случае усилие растяжения Р₂ (фиг.3) направлено на преодоление только сил адгезии R_a массы к поверхности захвата в соответствии с уравнением (2).

P₂ = R_a•S_a•cosϕ (2)
Вычитая из уравнения 1 уравнение 2 получим систему уравнений.

P₁ - P₂ = S_ш•R_p (3)
P₂ = R_a•S_a•cosϕ (4)
Поставив в уравнения значения параметров захвата (r - радиус меньшего основания усеченного конуса; R - радиус большего основания усеченного конуса) и произведя соответствующие математические преобразования (в соответствии с табл. 1.6. стр.18. Справочник проектировщика расчетно-теоретический. Книга 1. Стройиздат. Москва, 1972) получим
P₁-P₂ = π•r²•R_p (5)
P₂ = π•(R²-r²)•R_a (6)
отсюда получаем значение сил адгезии массы к поверхности захвата,

и более достоверное значение усилия растяжения.

Конкретный пример осуществления способа. Способ осуществляли с помощью разъемной обоймы (фото прилагается - фиг.4), в которой выдержаны следующие размеры r=1 см, R=3 см, ϕ=60^o. Испытания проводили на штукатурном растворе, содержащем добавку "Тилоза". Консистентное состояние массы характеризуется пластической прочностью Р_т = 0,8 кг/см². Исследуемой массой заполняют две разъемные обоймы, произведя формообразование образцов в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром. В одной из обойм производят разделение образца по границе шара с усеченным конусом (фиксируя при этом захваты от смещения друг относительно друга). Затем помещают обоймы (поочередно) в устройство для принудительного разведения захватов, производят растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилий растяжения P₁ и Р₂.

Усилия растяжения составили P₁=0,908 кг и Р₂=0,368 кг. Значение усилия адгезии и прочности при растяжении


Таким образом, в ходе испытаний получено значение адгезии массы к поверхности захвата и более достоверное значение прочности массы при растяжении так, как если не учитывать, определенное по защищаемому способу, усилие адгезии получаем менее достоверное значение прочности массы при растяжении. При этом расхождение с истинным составило: 0,908/(0,908-0,368)=1,68 или 68%. В сравнении с прототипом заявляемый способ обеспечивает повышение достоверности результатов измерения усилия растяжения и расширение функциональных возможностей способа так, как предлагаемая последовательность операций по формообразованию образца позволяет при испытании определить значение адгезии исследуемой массы к поверхности захвата и, как следствие, определить истинное значение прочности пластичной массы при растяжении, не искаженное влиянием адгезии.

Изобретение относится к способам испытания на прочность и адгезию пластичных масс, преимущественно растворов, используемых в строительстве. Способ испытания на растяжение пластичной массы заключается в формообразовании в разъемной обойме образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, растяжении образца путем разведения захватов обоймы и замере усилия растяжения. При этом также осуществляют повторное формообразование в разъемной обойме образца из исследуемой массы в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, разделяют образец по границе шара с усеченным конусом, нагружают образец растяжением путем разведения захватов обоймы и замеряют при этом усилие растяжения. Данное изобретение направлено на повышение достоверности результатов испытаний, а также расширение функциональных возможностей процесса испытаний. 4 ил.

Способ испытания на растяжение пластичной массы, включающий формообразование в разъемной обойме образца в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилия растяжения, отличающийся тем, что способ дополнительно включает в себя повторное формообразование в разъемной обойме образца из исследуемой массы в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с шаром, разделение образца по границе шара с усеченным конусом, растяжение путем разведения захватов обоймы и замер усилия растяжения.