Оценка прочностных и деформативных характеристик строительных материалов требует проведение экспериментальных исследований. В статье приведены результаты решения частной практической задачи, связанной с проектированием и изготовлением разрывной установки для испытания рулонных гидроизоляционных материалов. В основу проекта испытательного стенда заложены принципы простоты, экономичности конструкции и возможности использования распространенных измерительных приборов, как правило, имеющихся в строительных лабораториях. Полученные при испытании результаты, свидетельствуют о надежности конструкции стенда и оправданности разработки проекта.
Ключевые слова: разрывная установка, экспериментальный стенд, испытание, нагружение, рулонный гидроизоляционный материал, образец-лопатка
В большинстве случаев исследовательские работы по техническим направлениям требуют проведение экспериментов на стандартном оборудовании (в том числе многофункционального исполнения) или на испытательных стендах, разрабатываемых индивидуально под поставленные цели. В последнем случае требования к испытательному оборудованию определяются в большей степени конкретными показателями, установление численных значений которых продиктовано задачами исследования, а также безопасностью проведения испытаний и условием экономии ресурсов, затрачиваемых на изготовление стенда. При проектировании и изготовлении экспериментальной установки под решение частной технической задачи требования эргономичности и удобства проведения испытаний также должны учитываться, но в данном случае их приоритет не является определяющим.
Так для решения конкретной задачи по оценке прочностных и деформативных характеристик рулонных гидроизоляционных материалов (в том числе битумно-полимерных материалов и ПВХ мембраны) потребовалась разработка испытательной установки. Основные технические требования к форме и размерам опытных образцов, порядку проведения испытания изложены в соответствующем нормативном документе [1]. Учитывая изученный материал, было выполнено проектирование и изготовление экспериментального стенда.
Стандартом на испытание рулонного гидроизоляционного материала предусмотрено проведение исследований на образцах, выполненных в форме лопаток. Регламентируемые размеры образцов-лопаток приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Форма и размеры образца-лопатки для испытания на разрыв: а — стандартные размеры, б — готовый к испытанию образец, изготовленный из ПВХ мембраны
Проектом разрывной установки предусмотрено два захвата, один из которых неподвижный, а другой имеет возможность перемещаться в продольном направлении (рис. 2). К подвижному захвату прикреплен трос, который через неподвижный блок перегибается на 90 градусов. На свободном конце троса закреплена грузовая платформа для укладки штучных грузов, создающих проектную нагрузку на образец. Для определения деформаций образцов при нагружении на разрывной установке предусмотрено использование прогибомера 6-ПАО с ценой деления 0,01 мм.
Разрывная установка позволяет испытывать гидроизоляционный материал в пределах нагрузки до 200 кг, что на 80 % превышает ожидаемую прочность образца-лопатки на разрыв. Нагружение запланировано производить ступенями с последовательным увеличением нагрузки за счет укладки предварительно взвешенных грузов на грузовую площадку.
Рис. 2. Схема разрывной установки: 1 — грузовая платформа; 2 — неподвижный блок; 3 — гибкий стальной трос; 4 — подвижный захват; 5 — испытуемый образец-лопатка; 6 — неподвижный захват; 7 — прогибомер 6-ПАО; 8 — отвес прогибомера
На заключенном этапе испытания каждого образца-лопатки предусматривается разрыв материала. При этом подвижный захват установки, находящийся под нагрузкой, высвобождается и представляет опасность для лица, проводящего исследование. Для снижения риска получения травмы при испытании конструкцией разрывной установки предусмотрен защитный деревянный экран П-образной формы сечения (рис. 3), не имеющий механической связи с рабочими элементами разрывной установки.
Рис. 3. Общий вид разрывной установки с закрепленным образцом
Для закрепления образца-лопатки, планируемого к испытанию, материал помещается в захваты разрывной установки. Закрепление образца должно осуществляться по установочным меткам, заранее нанесенным на материале. Одно из основных требований правильности закрепления в зажимах — совпадение геометрических осей натяжного троса, захватов и образца-лопатки. Выполнение этого условия обеспечивает центральное приложение продольной силы. После проверки условий правильности закрепления образца и обеспечения условий безопасности выполнения работ допускается осуществлять нагружение.
В целом запроектированная и изготовленная разрывная установка отвечала требованиям проведения запланированных экспериментальных исследований и при дальнейшем использовании оправдала цель её создания. Полученные результаты оказались сопоставимыми с прогнозируемыми значениями. А высокая стабильность получаемых данных по прочности и измеряемым деформациям в образцах исследуемых серий [2] свидетельствует о надежности конструкции, выполненной при минимальных затратах ресурсов.
Литература:
- ГОСТ 2678–94*. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний.
- Тошин Д. С., Фирсова Т. Г., Мисько Е. А. Прочность и деформативность гидроизоляционной ПВХ-мембраны при повторном нагружении // Научное обозрение. 2016. № 18. С. 31–35.
