Zur Charakterisierung der betrieblichen und physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Materialien werden verschiedene Indikatoren verwendet. Weit verbreitet ist der Elastizitätsmodul von Beton, der die Fähigkeit charakterisiert, sich durch äußere Kraft- und Druckeinwirkung elastisch zu verformen. Um die Eigenschaften der Fertigbetonlösung zu verstehen, lohnt es sich herauszufinden, was es ist, wovon es abhängt und wie es bestimmt wird.
Lesen Sie im Artikel
- 1 Betonelastizitätsmodul und -einheiten
- 2 Einflussfaktoren auf das Elastizitätsmodul von Beton
- 2.1 Qualität und Volumengehalt der Zuschlagstoffe
- 2.2 Betonklasse
- 2.3 Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit
- 2.4 Einwirkzeit und Härtungsbedingungen der Mischung
- 2.5 Alter von Beton und Tragwerksbewehrung
- 3 Elastizitätsmodul von Beton (Eb): Methoden zur Bestimmung des Wertes
- 3.1 Mechanische Prüfung
- 3.1.1 Materialien und Werkzeuge
- 3.1.2 Mustertestschema
- 3.2 Zerstörungsfreies Ultraschallverfahren
- 3.1 Mechanische Prüfung
Betonelastizitätsmodul und -einheiten
Während des Betriebs werden Feststoffe geladen und beginnen sich zu verformen. Zunächst sind die fließenden Verformungsänderungen reversibel und ihre Größe aus der aufgebrachten Kraft ist linear. Sobald die Last entfernt wird, stellt das Produkt seine ursprüngliche Form vollständig wieder her. Zur Beschreibung der laufenden Prozesse wird das Hookesche Gesetz verwendet, nach dem als Koeffizient Proportionalität zwischen absoluter Kompression oder Dehnung und angewendetem Kraftmodul wird verwendet Elastizität.
Die Definition dieses Indikators ist wie folgt: Elastizitätsmodul - der Proportionalitätskoeffizient zwischen der Normalspannung und der entsprechenden relativen Längsverformung. Gemessen in kgf/cm² (N/m², Pa). Es wird Elastizitätsmodul genannt.
Sobald die Belastung ein bestimmtes Niveau überschreitet, beginnt die Phase der irreversiblen Veränderungen. Die Verformbarkeit wird unelastisch. Die Scherung erhöht sich ohne weitere Belastung. In der Kriechzone beginnen sich innere Verbindungen aufzulösen und die Betonstruktur verliert an Festigkeit.
Einflussfaktoren auf das Elastizitätsmodul von Beton
Der Wert des Elastizitätsmoduls kann stark variieren. Sie wird von vielen Faktoren beeinflusst. Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, lohnt es sich, sie im Voraus kennenzulernen.
Qualität und Volumengehalt der Zuschlagstoffe
Beton ist eine Mischung aus Zement und Zuschlagstoffen. Deren Qualität und Konzentration wirken sich direkt auf den Wert des Elastizitätsmoduls aus. Bei inhomogener Struktur steigt die Wahrscheinlichkeit eines komplexen Spannungszustandes deutlich an. Die Hauptlast fällt auf die harten Partikel. Bereiche mit Hohlräumen und Poren unterliegen einer Querspannung.
Aufmerksamkeit! Das Einbringen von groben Zuschlagstoffen in die Zusammensetzung trägt dazu bei, die elastischen Eigenschaften von Stahlbeton zu erhöhen.
Betonklasse
Die Betonklasse hat einen direkten Einfluss auf das Elastizitätsmodell. Je höher die Klasse, desto höher die Druckfestigkeit und Dichte der Zusammensetzung und desto besser hält sie der einwirkenden Belastung stand. Höchster Wert – in der Nähe von Beton B60 – numerisch gleich 39,5 MPa × 10-3. Der kleinste Wert liegt bei B10 und entspricht 19 MPa × 10-3.
Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit
Mit steigender Temperatur nimmt die Verformung im Beton zu und die elastischen Eigenschaften nehmen ab. Dies trägt zu einer Erhöhung der inneren Energie der Mischung sowie der linearen Ausdehnung des Materials, der Trajektorien der molekularen Bewegung und einer Erhöhung der Plastizität bei.
Aufmerksamkeit! Temperaturschwankungen werden nur berücksichtigt, wenn ihr Bereich 20 °C überschreitet.
Feuchtigkeit beeinflusst die Elastizität des Materials. In den Berechnungen wird der Kriechbeiwert verwendet. Je höher der Wasserdampfanteil, desto geringer ist die plastische Verformung.
Einwirkzeit und Härtungsbedingungen der Mischung
Auch die Dauer der Belastung der Betonkonstruktion beeinflusst den Elastizitätsmodul. Bei Belastung nimmt die Verformung der Struktur sofort proportional zu den aufgebrachten äußeren Kräften zu. Längere Spannung führt zu einer Verringerung der Größe des Moduls. Die Abhängigkeit ist nichtlinear. Plastische und elastische Verformung addieren sich.
Die Bedingungen, unter denen Beton seine Festigkeit gewinnt, können unterschiedlich sein. Unter natürlichen Bedingungen ist der Wert immer höher. Wird das Material im Autoklaven verarbeitet oder unter Atmosphärendruck gedämpft, sinkt der Wert geringfügig. Der Grund dafür ist die Bildung einer großen Anzahl von Hohlräumen und Poren aufgrund einer ungleichmäßigen Temperaturausdehnung des Volumens, einer Abnahme der Hydratationsqualität der Zementkörner.
Alter von Beton und Tragwerksbewehrung
Frisch gegossener Beton braucht vier Wochen zum Aushärten. Nach dem angegebenen Zeitraum weist die Mischung elastische Eigenschaften und ausreichende Plastizität auf. Die maximale Härte wird erst nach 200-250 Tagen erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erreicht der Elastizitätsmodul seinen Maximalwert entsprechend der Markenstärke.
Damit die montierte Struktur länger hält, muss sie verstärkt werden. Als Bewehrungselemente wird ein Netz oder ein Rahmen verwendet, für dessen Herstellung Bewehrungen der Klassen AI, AIII, A500C, At800, Holz und Verbundwerkstoffe verwendet wurden. Alle diese Elemente im Betrieb nehmen Zug- und Druckbelastungen wahr, die auf die Knospe wirken.
Dank der Verstärkung ist es möglich, die Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften der Struktur zu erhöhen. Die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung vom Verformungs- und Schrumpftyp wird verringert.
Elastizitätsmodul von Beton (Eb): Methoden zur Bestimmung des Wertes
Das Verfahren zur Bestimmung von Eb kann geringfügig abweichen. Jede Methode hat ihre eigenen Besonderheiten. Es lohnt sich, sich mit den Nuancen jeder Methode vertraut zu machen, um Fehler bei der Ermittlung des Wertes zu vermeiden.
Mechanische Prüfung
Bei mechanischen Prüfungen wird die Probe zerstört. Die Forschung wird unter Berücksichtigung der Anforderungen von GOST 24452 durchgeführt, die die Anforderungen an die verwendeten Proben und das Verfahren zur Durchführung der Forschung festlegen.
Materialien und Werkzeuge
Für die Forschung werden Proben verwendet, die die Form eines Kreises oder eines Quadrats haben. Das Verhältnis von Höhe und Querschnitt wird gleich vier angenommen. Aus dem fertigen Produkt werden Muster ausgebohrt, ausgebohrt oder geschnitten. Sie werden vor dem Testen unter einem feuchten Tuch aufbewahrt.
Um den gewünschten Wert zu erhalten, werden die Proben auf eine Presse gelegt, die mit speziellen Sockeln ausgestattet ist, mit denen Sie die Verformung messen können. Die Instrumente werden in unterschiedlichen Winkeln zum Probenrand positioniert. Zur Befestigung der Indikatoren werden Stahlrahmen verwendet. In einigen Fällen werden die Indikatoren auf die Trägereinsätze geklebt.
Aufmerksamkeit! Wenn die Struktur bei hoher Luftfeuchtigkeit betrieben wird, ist eine spezielle Schulung gemäß GOST 24452-80 erforderlich.
Mustertestschema
Die Prüfungen werden in folgender Reihenfolge durchgeführt:
- Proben werden vorbereitet und unter einer Presse mit Indikatoren platziert, um eine Ausrichtung der Probenachsen und der Mitte der Platte zu erreichen. Zerstörende Last wird in t / m. zugewiesen2. Der Wert ist abhängig von der Sortenfestigkeit des Betons.
- Eine schrittweise Erhöhung der Belastung erfolgt mit einer Stufe von 10% der zerstörenden und mit einem Intervall von 4-5 Minuten.
- Bringen Sie den Wert auf 40-45% des Maximums. Wenn keine zusätzlichen Anforderungen bestehen, werden die Geräte entfernt und das weitere Laden mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt.
- Die Ergebnisse für jede Probe werden verarbeitet, wenn die Belastung 30% der Bruchlast beträgt. Die Daten werden im Testprotokoll angezeigt.
Nach den durchgeführten Untersuchungen wird der anfängliche Elastizitätsmodul Eb bestimmt. Die Richtwerte für jede Klasse sind in den Bauordnungstabellen und Produktkennzeichnungen enthalten. Für B15, B20, B25, B30, erhalten unter natürlichen Härtebedingungen, beträgt der Koeffizient 23, 27, 30, 32,5 MPa × 10-3 jeweils unter Wärmebehandlungsbedingungen - 25, 24,5, 27, 29.
Zerstörungsfreies Ultraschallverfahren
Bei der mechanischen Methode wird eine Probe aus einer bereits fertiggestellten Struktur entnommen. Dies ist nicht immer bequem und bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich. Durch das Ultraschallverfahren kann auf lokale Zerstörungen verzichtet werden. Bei hoher Luftfeuchtigkeit beträgt der Fehler aufgrund der höheren Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen in der Wasserumgebung 15-75%. Es gibt eine Methode, mit der Sie den Wert bei unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt des Materials ermitteln können. Tests werden an Proben mit unterschiedlicher Wassersättigung durchgeführt.
Um die Norm- und Rechenwerte zu finden, werden Korrekturfaktoren unter Berücksichtigung der entsprechenden Werte verwendet. Die Technik ist in SP 63.13330.2012 angegeben.
Teilen Sie in den Kommentaren mit, welcher Methode Sie am meisten vertrauen, um den Elastizitätsmodul von Beton zu bestimmen und welche Sie verwenden mussten.
