Предел прочности кирпича при изгибе: скрытый фактор устойчивости и монолитности строительной кладки
При оценке несущей способности штучных стеновых материалов большинство застройщиков обращает внимание исключительно на сопротивление сжатию. Однако в реальных условиях эксплуатации элементы кладки испытывают сложные комбинированные нагрузки. Из-за неравномерной осадки фундамента, температурных деформаций, морозного пучения грунтов или вибраций штучный материал в стене начинает работать на излом. Единственный объективный способ гарантировать, что конструкция не покроется сквозными трещинами и выдержит поперечные давления, — определить предел прочности кирпича при изгибе в ходе лабораторных испытаний [ГОСТ 8462-85].
Этот показатель, наряду со сжатием, является обязательным критерием для присвоения материалу итоговой марки прочности (от М75 до М300) согласно требованиям ГОСТ 530-2012 [ГОСТ 530-2012]. Разрушающие испытания на излом позволяют выявить скрытую хрупкость материала и защитить объект от аварийных ситуаций.
Зачем проверять кирпич на изгиб?
Постель рядового кирпича в кладке редко имеет идеально плоскую геометрию, а кладочный раствор может распределяться неравномерно. Это приводит к возникновению локальных зон пустоты под элементами. Когда сверху давит массив многоэтажной стены, кирпич, зависший над такой пустотой, начинает работать как балка на двух опорах.
Проведение лабораторных тестов на изгиб решает комплекс важнейших задач:
- Исключение риска растрескивания стен. Если материал обладает низким сопротивлением на излом, он лопнет пополам задолго до того, как будет достигнут предел его прочности на сжатие. Появление множества половинчатых элементов (половняка) внутри несущей стены критически снижает общую монолитность и устойчивость здания.
- Безопасность ответственных конструктивов. Контроль прочности при изгибе критически важен для материалов, используемых при возведении перемычек, арочных перекрытий, простенков, оконных и дверных проемов, где поперечные изгибающие напряжения максимальны.
- Выявление скрытых дефектов формования и обжига. Завышенная хрупкость и низкие показатели на излом часто свидетельствуют о наличии внутренних микротрещин, крупных известковых включений или недожоге керамики на заводе-изготовителе.
- Юридическое закрытие исполнительной документации. Официальный протокол испытаний кирпича на изгиб по форме ГОСТ 8462 — обязательный документ для прохождения строительного контроля технадзора, закрытия актов скрытых работ (АОСР) и сдачи объекта органам ГАСН.
Соотношение предела прочности при изгибе и марок кирпича
Согласно ГОСТ 530-2012, для получения определенной марки прочности кирпич должен успешно пройти испытания по обоим параметрам (сжатие и изгиб) [ГОСТ 530-2012]. При этом нормативный предел прочности при изгибе значительно ниже, чем при сжатии, что обусловлено физической природой искусственного камня (керамика и силикат отлично сопротивляются сдавливанию, но хуже работают на растяжение при изгибе):
- Для марки М100: средний предел прочности при изгибе полнотелого кирпича должен составлять не менее 2,2 МПа.
- Для марки М150: средний показатель на излом должен быть не менее 2,8 МПа.
- Для марки М300 (высокопрочный): требуемый минимум прочности при изгибе возрастает до 4,4 МПа.
Если при испытаниях под прессом на сжатие кирпич показал результаты, соответствующие марке М150, а при изгибе — только М100, то всей партии материала официально присваивается более низкая марка — М100.
Методика проведения испытаний на изгиб в лаборатории
Исследования проводятся силами инженеров-дефектоскопистов на калиброванных гидравлических прессах со специальной траверсой в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 8462-85:
- Подготовка и замеры. Испытания проводятся на цельных образцах (обычно отбирается серия из 5 штук от партии). Лаборант измеряет ширину и высоту (толщину) кирпича в его средней части с точностью до 1 мм.
- Выравнивание поверхностей. В местах контакта образца с опорами и прижимным валиком поверхность кирпича выравнивается тонким слоем цементного, гипсового раствора или специальными прокладками из технического фетра/резины. Это необходимо для исключения точечных концентраций напряжений из-за неровностей постели.
- Установка на опоры. Кирпич укладывается плашмя на две параллельные металлические цилиндрические опоры. Расстояние между осями опор фиксируется строго по регламенту стандарта (обычно составляет 200 мм).
- Разрушающий цикл. По центру пролета (строго посередине между опорами) на верхнюю грань кирпича через прижимной валик плавно и непрерывно прикладывается вертикальное усилие со скоростью 0,05–0,1 МПа в секунду.
- Фиксация перелома. Нагрузка подается до момента физического раскола кирпича на две половины. Компьютер фиксирует точное пиковое значение силы в килоньютонах (кН). На основе геометрии образца и разрушающего усилия программа автоматически рассчитывает фактический предел прочности при изгибе.
Инженеры лаборатории внимательно изучают характер излома, фиксируя структуру материала в месте раскола (наличие внутренних пустот, пережогов или посторонних включений).