Différents indicateurs sont utilisés pour caractériser les propriétés opérationnelles et physiques et mécaniques des matériaux. Le module d'élasticité du béton, qui caractérise la capacité à se déformer élastiquement sous l'action d'une force et d'une pression externes, s'est généralisé. Pour comprendre les propriétés de la solution en béton prête à l'emploi, il convient de savoir de quoi il s'agit, de quoi il dépend et comment il est déterminé.
A lire dans l'article
- 1 Module d'élasticité et unités du béton
- 2 Facteurs affectant le module d'élasticité du béton
- 2.1 Qualité et contenu volumétrique des granulats
- 2.2 Cours de béton
- 2.3 Température et humidité de l'air
- 2.4 Temps d'exposition et conditions de durcissement du mélange
- 2.5 Âge du béton et renforcement structurel
- 3 Module d'élasticité du béton (Eb): méthodes de détermination de la valeur
- 3.1 Essai mécanique
- 3.1.1 Matériaux et outils
- 3.1.2 Exemple de schéma de test
- 3.2 Méthode ultrasonique non destructrice
- 3.1 Essai mécanique
Module d'élasticité et unités du béton
Pendant le fonctionnement, les solides sont chargés et commencent à se déformer. Au début, les changements de déformation par écoulement sont réversibles et leur amplitude à partir de la force appliquée est linéaire. Dès que la charge est retirée, le produit retrouve complètement sa forme d'origine. Pour décrire les processus en cours, on utilise la loi de Hooke selon laquelle, comme coefficient proportionnalité entre la compression ou l'allongement absolu et la force appliquée le module est utilisé élasticité.
La définition de cet indicateur est la suivante: module d'élasticité - le coefficient de proportionnalité entre la contrainte normale et la déformation longitudinale relative correspondante. Mesuré en kgf/cm² (N/m², Pa). C'est ce qu'on appelle le module de Young.
Dès que la charge dépasse un certain niveau, la phase de changements irréversibles commence. La déformabilité devient inélastique. Le cisaillement augmente sans autre application de charge. Dans la zone de fluage, les liaisons internes commencent à se rompre et la structure en béton perd de sa résistance.
Facteurs affectant le module d'élasticité du béton
La valeur du module d'élasticité peut varier de manière significative. Il est influencé par de nombreux facteurs. Pour obtenir le résultat souhaité, il vaut la peine de les connaître à l'avance.
Qualité et contenu volumétrique des granulats
Le béton est un mélange de ciment et de granulats. La qualité et la concentration de ces derniers ont un impact direct sur la valeur du module d'élasticité. Si la structure est inhomogène, la probabilité d'un état de contrainte complexe augmente considérablement. La charge principale tombe sur les particules dures. Les zones avec des vides et des pores subissent une tension transversale.
Attention! L'introduction de gros granulats dans la composition contribue à augmenter les propriétés élastiques du béton armé.
Cours de béton
La classe de béton a un impact direct sur le modèle d'élasticité. Plus la classe est élevée, plus la résistance à la compression et la densité de la composition seront élevées et mieux elle résistera à la charge agissante. Valeur la plus élevée – près du béton B60 – numériquement égal à 39,5 MPa × 10-3. La plus petite valeur est à B10 et correspond à 19 MPa × 10-3.
Température et humidité de l'air
Lorsque la température augmente, la déformation du béton augmente et les propriétés élastiques diminuent. Cela contribue à une augmentation de l'énergie interne du mélange, ainsi qu'à l'expansion linéaire du matériau, aux trajectoires de mouvement moléculaire et à une augmentation de la plasticité.
Attention! Les fluctuations de température ne sont prises en compte que si leur amplitude dépasse 20°C.
L'humidité affecte l'élasticité du matériau. Le coefficient de fluage est utilisé dans les calculs. Plus le pourcentage de vapeur d'eau est élevé, plus la déformation plastique sera faible.
Temps d'exposition et conditions de durcissement du mélange
La durée de la charge sur la structure en béton affecte également le module d'élasticité. Si un chargement est effectué, instantanément la déformation de la structure augmente proportionnellement aux forces extérieures appliquées. Une tension prolongée entraîne une diminution de l'amplitude du module. La dépendance est non linéaire. Les déformations plastiques et élastiques s'additionnent.
Les conditions dans lesquelles les gains concrets, sa force peut varier. Dans des conditions naturelles, la valeur est toujours plus élevée. Si le matériau est autoclavé ou cuit à la vapeur sous pression atmosphérique, la valeur diminuera légèrement. La raison en est la formation d'un grand nombre de pores et vides en raison de l'expansion inégale de la température du volume, une diminution de la qualité de l'hydratation des grains de ciment.
Âge du béton et renforcement structurel
Le béton fraîchement coulé prend quatre semaines pour durcir. Après la période spécifiée, le mélange aura des propriétés élastiques et une plasticité suffisante. La dureté maximale ne sera atteinte qu'après 200-250 jours. C'est à ce moment que le module d'élasticité atteint sa valeur maximale correspondant à la force de marque.
Pour que la structure montée dure plus longtemps, elle doit être renforcée. En tant qu'éléments de renforcement, un treillis ou un cadre est utilisé, pour la fabrication duquel un renforcement appartenant aux classes AI, AIII, A500C, At800, du bois et des composites a été utilisé. Tous ces éléments en cours de fonctionnement perçoivent des charges de traction et de compression agissant sur le bourgeon.
Grâce au renfort, il est possible d'augmenter les caractéristiques d'élasticité et de résistance de la structure. La probabilité de fissuration de type déformation et retrait est réduite.
Module d'élasticité du béton (Eb): méthodes de détermination de la valeur
La procédure pour déterminer Eb peut différer légèrement. Chaque méthode a ses propres particularités. Il vaut la peine de se familiariser avec les nuances de chaque méthode afin d'éviter les erreurs au moment de déterminer la valeur.
Essai mécanique
Lors des tests mécaniques, l'échantillon est détruit. La recherche est effectuée en tenant compte des exigences de GOST 24452, qui établissent les exigences pour les échantillons utilisés et la procédure de recherche.
Matériaux et outils
Pour la recherche, on utilise des échantillons qui ont la forme d'un cercle ou d'un carré. Le rapport hauteur/section est pris égal à quatre. Les échantillons sont percés, percés ou découpés dans le produit fini. Ils sont conservés sous un chiffon humide avant d'être testés.
Pour obtenir la valeur souhaitée, les échantillons sont placés sur une presse équipée de bases spéciales qui permettent de mesurer la déformation. Les instruments sont positionnés à différents angles par rapport au bord de l'échantillon. Des cadres en acier sont utilisés pour fixer les indicateurs. Dans certains cas, les indicateurs sont collés sur les inserts de support.
Attention! Si la structure fonctionne dans des conditions d'humidité élevée, une formation spéciale est requise conformément à GOST 24452-80.
Exemple de schéma de test
Les tests sont effectués dans l'ordre suivant :
- Les échantillons sont préparés et placés sous une presse avec des indicateurs, réalisant l'alignement des axes de l'échantillon et du centre de la plaque. La charge destructrice est attribuée en t/m2. La valeur dépend de la résistance du béton.
- Une augmentation progressive de la charge est effectuée avec un pas de 10% du destructif et avec un intervalle de 4-5 minutes.
- Amener la valeur à 40-45% du maximum. En l'absence d'exigences supplémentaires, les appareils sont retirés et un chargement supplémentaire est effectué à une vitesse constante.
- Les résultats pour chaque échantillon sont traités lorsque la charge est de 30 % de la charge de rupture. Les données sont affichées dans le journal de test.
D'après les recherches effectuées, le module d'élasticité initial Eb est déterminé. Les valeurs indicatives pour chaque classe sont contenues dans les tableaux du code du bâtiment et l'étiquetage des produits. Pour B15, B20, B25, B30, obtenus dans des conditions de durcissement naturel, le coefficient est de 23, 27, 30, 32,5 MPa × 10-3 respectivement, dans des conditions de traitement thermique - 25, 24,5, 27, 29.
Méthode ultrasonique non destructrice
La méthode mécanique consiste à prélever un échantillon d'une structure déjà finie. Ce n'est pas toujours pratique et implique un certain nombre de difficultés. La méthode par ultrasons permet de se passer de destruction locale. Dans des conditions d'humidité élevée, l'erreur est de 15 à 75 % en raison de la vitesse de propagation plus élevée des ondes ultrasonores dans l'environnement aquatique. Il existe une méthode qui vous permet de trouver la valeur à différentes teneurs en humidité du matériau. Les tests sont effectués sur des échantillons avec différentes saturations en eau.
Pour trouver les valeurs standard et calculées, des facteurs de correction sont utilisés, en tenant compte des valeurs correspondantes. La technique est donnée dans SP 63.13330.2012.
Partagez dans les commentaires quelle méthode vous avez le plus confiance pour déterminer le module d'élasticité du béton et laquelle vous avez dû utiliser.