Vari indicatori vengono utilizzati per caratterizzare le proprietà operative e fisiche e meccaniche dei materiali. Il modulo di elasticità del calcestruzzo, che caratterizza la capacità di deformarsi elasticamente per effetto dell'azione di forze e pressioni esterne, si è diffuso. Per comprendere le proprietà della soluzione concreta già pronta, vale la pena scoprire di cosa si tratta, da cosa dipende e come viene determinata.
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- 1 Modulo di elasticità e unità del calcestruzzo
- 2 Fattori che influenzano il modulo di elasticità del calcestruzzo
- 2.1 Qualità e contenuto volumetrico degli aggregati
- 2.2 Classe calcestruzzo
- 2.3 Temperatura e umidità dell'aria
- 2.4 Tempo di esposizione e condizioni di polimerizzazione della miscela
- 2.5 Età del calcestruzzo e dei rinforzi strutturali
- 3 Modulo di elasticità del calcestruzzo (Eb): metodi per determinare il valore
- 3.1 Prova meccanica
- 3.1.1 Materiali e strumenti
- 3.1.2 Schema di prova del campione
- 3.2 Metodo ad ultrasuoni non distruttivo
- 3.1 Prova meccanica
Modulo di elasticità e unità del calcestruzzo
Durante il funzionamento, i solidi vengono caricati e iniziano a deformarsi. All'inizio, i cambiamenti di deformazione fluente sono reversibili e la loro grandezza dalla forza applicata è lineare. Non appena il carico viene rimosso, il prodotto ripristina completamente la sua forma originale. Per descrivere i processi in corso si usa la legge di Hooke, secondo la quale, come coefficiente viene utilizzata la proporzionalità tra compressione o allungamento assoluto e modulo di forza applicato elasticità.
La definizione di questo indicatore è la seguente: modulo di elasticità - il coefficiente di proporzionalità tra la sollecitazione normale e la corrispondente deformazione longitudinale relativa. Misurato in kgf/cm² (N/m², Pa). Si chiama modulo di Young.
Non appena il carico supera un certo livello, inizia la fase dei cambiamenti irreversibili. La deformabilità diventa anelastica. Il taglio aumenta senza ulteriore applicazione del carico. Nella zona di scorrimento, i legami interni iniziano a rompersi e la struttura in calcestruzzo perde forza.
Fattori che influenzano il modulo di elasticità del calcestruzzo
Il valore del modulo di elasticità può variare notevolmente. È influenzato da molti fattori. Per ottenere il risultato desiderato, vale la pena conoscerli in anticipo.
Qualità e contenuto volumetrico degli aggregati
Il calcestruzzo è una miscela di alcuni cemento e aggregati. La qualità e la concentrazione di questi ultimi hanno un impatto diretto sul valore del modulo elastico. Se la struttura è disomogenea, la probabilità di uno stato di stress complesso aumenta in modo significativo. Il carico principale ricade sulle particelle dure. Le aree con vuoti e pori subiscono una tensione trasversale.
Attenzione! L'introduzione di aggregati grossolani nella composizione aiuta ad aumentare le proprietà elastiche del cemento armato.
Classe calcestruzzo
La classe del calcestruzzo ha un impatto diretto sul modello di elasticità. Maggiore è la classe, maggiore è la resistenza alla compressione e la densità che avrà la composizione e meglio resisterà al carico agente. Valore più alto – vicino al cemento B60 – numericamente uguale a 39,5 MPa × 10-3. Il valore più piccolo è in B10 e corrisponde a 19 MPa × 10-3.
Temperatura e umidità dell'aria
All'aumentare della temperatura, la deformazione del calcestruzzo aumenta e le proprietà elastiche diminuiscono. Ciò contribuisce ad aumentare l'energia interna della miscela, nonché l'espansione lineare del materiale, le traiettorie del movimento molecolare e un aumento della plasticità.
Attenzione! Le fluttuazioni di temperatura vengono prese in considerazione solo se il loro intervallo supera i 20 ° C.
L'umidità influisce sull'elasticità del materiale. Il coefficiente di scorrimento viene utilizzato nei calcoli. Maggiore è la percentuale di vapore acqueo, minore sarà la deformazione plastica.
Tempo di esposizione e condizioni di polimerizzazione della miscela
La durata del carico sulla struttura in calcestruzzo influisce anche sul modulo di elasticità. Se si esegue il carico, istantaneamente la deformazione della struttura aumenta in proporzione alle forze esterne applicate. La tensione prolungata porta a una diminuzione della grandezza del modulo. La dipendenza non è lineare. La deformazione plastica ed elastica si sommano.
Le condizioni in cui il calcestruzzo acquisisce la sua forza possono variare. In condizioni naturali, il valore è sempre più alto. Se il materiale viene sterilizzato in autoclave o cotto a vapore a pressione atmosferica, il valore diminuirà leggermente. La ragione di ciò è la formazione di un gran numero di vuoti e pori a causa dell'espansione irregolare della temperatura del volume, una diminuzione della qualità dell'idratazione dei grani di cemento.
Età del calcestruzzo e dei rinforzi strutturali
Il calcestruzzo appena colato impiega quattro settimane per indurire. Dopo il periodo specificato, la miscela avrà proprietà elastiche e plasticità sufficiente. La durezza massima verrà raggiunta solo dopo 200-250 giorni. È in questo momento che il modulo di elasticità raggiunge il suo valore massimo corrispondente alla forza del marchio.
Affinché la struttura montata duri più a lungo, deve essere rinforzata. Come elementi di rinforzo, viene presa una rete o un telaio, per la cui fabbricazione è stato utilizzato un rinforzo appartenente alle classi AI, AIII, A500C, At800, legno e compositi. Tutti questi elementi nel processo di funzionamento percepiscono carichi di trazione e compressione che agiscono sulla gemma.
Grazie al rinforzo è possibile aumentare le caratteristiche di elasticità e resistenza della struttura. La probabilità di fessurazione del tipo di deformazione e ritiro è ridotta.
Modulo di elasticità del calcestruzzo (Eb): metodi per determinare il valore
La procedura per determinare il Mib può differire leggermente. Ogni metodo ha le sue caratteristiche distintive. Vale la pena familiarizzare con le sfumature di ciascun metodo per evitare errori al momento della determinazione del valore.
Prova meccanica
Durante i test meccanici, il campione viene distrutto. La ricerca viene effettuata tenendo conto dei requisiti di GOST 24452, che stabiliscono i requisiti per i campioni utilizzati e la procedura per condurre la ricerca.
Materiali e strumenti
Per la ricerca vengono utilizzati campioni che hanno la forma di un cerchio o di un quadrato. Il rapporto tra altezza e sezione trasversale è preso uguale a quattro. I campioni vengono perforati, perforati o tagliati dal prodotto finito. Sono tenuti sotto un panno umido prima del test.
Per ottenere il valore desiderato, i campioni vengono posti su una pressa dotata di speciali basi che consentono di misurare la deformazione. Gli strumenti sono posizionati ad angoli diversi rispetto al bordo del campione. I telai in acciaio vengono utilizzati per fissare gli indicatori. In alcuni casi, gli indicatori sono incollati agli inserti di supporto.
Attenzione! Se la struttura opera in condizioni di elevata umidità, è necessaria una formazione speciale secondo GOST 24452-80.
Schema di prova del campione
I test vengono eseguiti nella seguente sequenza:
- I campioni vengono preparati e posti sotto una pressa con indicatori, ottenendo l'allineamento degli assi del campione e il centro della piastra. Il carico distruttivo è assegnato in t/m2. Il valore dipende dal grado di resistenza del calcestruzzo.
- Un aumento graduale del carico viene effettuato con un passo del 10% di quello distruttivo e con un intervallo di 4-5 minuti.
- Porta il valore al 40-45% del massimo. In assenza di requisiti aggiuntivi, i dispositivi vengono rimossi e l'ulteriore caricamento viene eseguito a velocità costante.
- I risultati per ogni campione vengono elaborati quando il carico è pari al 30% del carico di rottura. I dati vengono visualizzati nel registro di prova.
Secondo la ricerca effettuata, viene determinato il modulo di elasticità iniziale Eb. I valori guida per ogni classe sono contenuti nelle tabelle dei codici edilizi e nell'etichettatura dei prodotti. Per B15, B20, B25, B30, ottenuti in condizioni di indurimento naturale, il coefficiente è 23, 27, 30, 32,5 MPa × 10-3 rispettivamente, in condizioni di trattamento termico - 25, 24.5, 27, 29.
Metodo ad ultrasuoni non distruttivo
Il metodo meccanico prevede la rimozione di un campione da una struttura già finita. Questo non è sempre conveniente e comporta una serie di difficoltà. Il metodo ad ultrasuoni consente di fare a meno della distruzione locale. In condizioni di elevata umidità, l'errore è del 15-75% dovuto alla maggiore velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nell'ambiente acquatico. Esiste un metodo che consente di trovare il valore a diverso contenuto di umidità del materiale. I test vengono eseguiti su campioni con diversa saturazione dell'acqua.
Per trovare i valori standard e calcolati, vengono utilizzati fattori di correzione, tenendo conto dei valori corrispondenti. La tecnica è fornita in SP 63.13330.2012.
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