Verschillende indicatoren worden gebruikt om de operationele en fysieke en mechanische eigenschappen van materialen te karakteriseren. De elasticiteitsmodulus van beton, die kenmerkend is voor het vermogen om elastisch te vervormen als gevolg van de inwerking van externe kracht en druk, is wijdverbreid geworden. Om de eigenschappen van de kant-en-klare betonoplossing te begrijpen, is het de moeite waard om uit te zoeken wat het is, waar het van afhangt en hoe het wordt bepaald.
Lees in het artikel
- 1 Elasticiteitsmodulus en eenheden van beton
- 2 Factoren die de elasticiteitsmodulus van beton beïnvloeden
- 2.1 Kwaliteit en volumetrische inhoud van aggregaten
- 2.2 Concrete klasse
- 2.3 Luchttemperatuur en vochtigheid
- 2.4 Blootstellingstijd en uithardingsomstandigheden van het mengsel
- 2.5 Leeftijd van beton en structurele wapening
- 3 Elasticiteitsmodulus van beton (Eb): methoden voor het bepalen van de waarde
- 3.1 Mechanische test
- 3.1.1 Materialen en gereedschappen
- 3.1.2 Voorbeeld testschema:
- 3.2 Niet-destructieve ultrasone methode
- 3.1 Mechanische test
Elasticiteitsmodulus en eenheden van beton
Tijdens bedrijf worden vaste stoffen geladen en beginnen te vervormen. In het begin zijn de vloeiende vervormingsveranderingen omkeerbaar en is hun grootte ten opzichte van de uitgeoefende kracht lineair. Zodra de belasting wordt verwijderd, herstelt het product volledig zijn oorspronkelijke vorm. Om de lopende processen te beschrijven, wordt de wet van Hooke gebruikt, volgens welke, als een coëfficiënt evenredigheid tussen absolute compressie of rek en toegepaste krachtmodulus wordt gebruikt elasticiteit.
De definitie van deze indicator is als volgt: elasticiteitsmodulus - de evenredigheidscoëfficiënt tussen de normale spanning en de overeenkomstige relatieve longitudinale vervorming. Gemeten in kgf / cm² (N / m², Pa). Het wordt Young's modulus genoemd.
Zodra de belasting een bepaald niveau overschrijdt, begint de fase van onomkeerbare veranderingen. Vervormbaarheid wordt inelastisch. De afschuiving neemt toe zonder verdere belasting. In de kruipzone beginnen de interne bindingen af te breken en verliest de betonstructuur aan sterkte.
Factoren die de elasticiteitsmodulus van beton beïnvloeden
De waarde van de elasticiteitsmodulus kan aanzienlijk variëren. Het wordt beïnvloed door vele factoren. Om het gewenste resultaat te krijgen, is het de moeite waard om ze van tevoren te leren kennen.
Kwaliteit en volumetrische inhoud van aggregaten
Beton is een mengsel van wat cement en toeslagstoffen. De kwaliteit en concentratie van deze laatste hebben een directe invloed op de waarde van de elasticiteitsmodulus. Als de structuur inhomogeen is, neemt de kans op een complexe spanningstoestand aanzienlijk toe. De hoofdbelasting valt op de harde deeltjes. Gebieden met holtes en poriën ondergaan transversale spanning.
Aandacht! De introductie van grof aggregaat in de samenstelling helpt de elastische eigenschappen van gewapend beton te vergroten.
Concrete klasse
De betonklasse heeft een directe impact op het elasticiteitsmodel. Hoe hoger de klasse, hoe groter de druksterkte en dichtheid van de samenstelling en hoe beter deze bestand is tegen de werkende belasting. Hoogste waarde – nabij beton B60 – numeriek gelijk aan 39,5 MPa × 10-3. De kleinste waarde is bij B10 en komt overeen met 19 MPa × 10-3.
Luchttemperatuur en vochtigheid
Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de vervorming in beton toe en nemen de elastische eigenschappen af. Dit draagt bij aan een toename van de interne energie van het mengsel, evenals de lineaire uitzetting van het materiaal, de banen van moleculaire beweging en een toename van de plasticiteit.
Aandacht! Er wordt alleen rekening gehouden met temperatuurschommelingen als hun bereik groter is dan 20 ° C.
Vocht beïnvloedt de elasticiteit van het materiaal. In de berekeningen wordt de kruipcoëfficiënt gebruikt. Hoe hoger het percentage waterdamp, hoe lager de plastische vervorming.
Blootstellingstijd en uithardingsomstandigheden van het mengsel
De duur van de belasting op de betonconstructie is ook van invloed op de elasticiteitsmodulus. Als er belasting wordt uitgevoerd, neemt de vervorming van de constructie onmiddellijk toe in verhouding tot de uitgeoefende externe krachten. Langdurige spanning leidt tot een afname van de grootte van de module. De afhankelijkheid is niet-lineair. Plastische en elastische vervorming tellen op.
De omstandigheden waaronder beton aan sterkte wint, kunnen variëren. In natuurlijke omstandigheden is de waarde altijd hoger. Als het materiaal wordt geautoclaveerd of gestoomd onder atmosferische druk, zal de waarde iets afnemen. De reden hiervoor is de vorming van een groot aantal holtes en poriën als gevolg van ongelijke temperatuuruitbreiding van het volume, een afname van de kwaliteit van hydratatie van cementkorrels.
Leeftijd van beton en structurele wapening
Vers gestort beton heeft vier weken nodig om uit te harden. Na de aangegeven periode heeft het mengsel elastische eigenschappen en voldoende plasticiteit. De maximale hardheid wordt pas na 200-250 dagen bereikt. Het is op dit moment dat de elasticiteitsmodulus zijn maximale waarde bereikt die overeenkomt met de merksterkte.
Om ervoor te zorgen dat de gemonteerde structuur langer meegaat, moet deze worden versterkt. Als wapeningselementen wordt een gaas of een frame genomen, voor de vervaardiging waarvan wapening van de klassen AI, AIII, A500C, At800, hout en composieten werd gebruikt. Al deze elementen in het werkingsproces nemen trek- en drukbelastingen waar die op de knop werken.
Dankzij de wapening is het mogelijk om de elasticiteit en sterkte-eigenschappen van de constructie te vergroten. De kans op scheurvorming van het vervormings- en krimptype wordt verkleind.
Elasticiteitsmodulus van beton (Eb): methoden voor het bepalen van de waarde
De procedure voor het bepalen van Eb kan enigszins verschillen. Elke methode heeft zijn eigen onderscheidende kenmerken. Het is de moeite waard om vertrouwd te raken met de nuances van elke methode om fouten bij het bepalen van de waarde te voorkomen.
Mechanische test
Tijdens mechanische tests wordt het monster vernietigd. Het onderzoek wordt uitgevoerd rekening houdend met de vereisten van GOST 24452, waarin de vereisten voor de gebruikte monsters en de procedure voor het uitvoeren van onderzoek worden vastgesteld.
Materialen en gereedschappen
Voor onderzoek worden monsters gebruikt die de vorm hebben van een cirkel of een vierkant. De verhouding tussen hoogte en doorsnede wordt gelijk aan vier genomen. Monsters worden uitgeboord, uitgeboord of gesneden uit het eindproduct. Ze worden voor het testen onder een vochtige doek bewaard.
Om de gewenste waarde te verkrijgen, worden de monsters op een pers geplaatst die is uitgerust met speciale basissen waarmee u de vervorming kunt meten. De instrumenten staan onder verschillende hoeken ten opzichte van de monsterrand. Stalen frames worden gebruikt om de indicatoren te bevestigen. In sommige gevallen worden de indicatoren op de steuninzetstukken gelijmd.
Aandacht! Als de structuur werkt in omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid, is speciale training vereist in overeenstemming met GOST 24452-80.
Voorbeeld testschema:
De tests worden in de volgende volgorde uitgevoerd:
- Monsters worden voorbereid en onder een pers met indicatoren geplaatst, waardoor de monsterassen en het midden van de plaat worden uitgelijnd. Destructieve belasting wordt toegekend in t/m2. De waarde is afhankelijk van de sterkte van het beton.
- Een stapsgewijze toename van de belasting wordt uitgevoerd met een stap van 10% van de destructieve en met een interval van 4-5 minuten.
- Breng de waarde naar 40-45% van het maximum. Als er geen aanvullende vereisten zijn, worden de apparaten verwijderd en wordt het verder laden met een constante snelheid uitgevoerd.
- De resultaten voor elk monster worden verwerkt wanneer de belasting 30% van de breekbelasting is. De gegevens worden weergegeven in het testlogboek.
Volgens het uitgevoerde onderzoek wordt de initiële elasticiteitsmodulus Eb bepaald. De richtwaarden voor elke klasse zijn opgenomen in de bouwcodetabellen en productetikettering. Voor B15, B20, B25, B30, verkregen onder natuurlijke verhardingsomstandigheden, is de coëfficiënt 23, 27, 30, 32,5 MPa × 10-3 respectievelijk, onder warmtebehandelingsomstandigheden - 25, 24,5, 27, 29.
Niet-destructieve ultrasone methode
De mechanische methode omvat het verwijderen van een monster uit een reeds voltooide structuur. Dit is niet altijd handig en brengt een aantal moeilijkheden met zich mee. De ultrasone methode maakt het mogelijk om te doen zonder lokale vernietiging. In omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid is de fout 15-75% vanwege de hogere voortplantingssnelheid van ultrasone golven in het watermilieu. Er is een methode waarmee u de waarde kunt vinden bij verschillende vochtgehaltes van het materiaal. Tests worden uitgevoerd op monsters met verschillende waterverzadigingen.
Om de standaard- en berekende waarden te vinden, worden correctiefactoren gebruikt, rekening houdend met de bijbehorende waarden. De techniek wordt gegeven in SP 63.13330.2012.
Deel in de opmerkingen op welke methode u het meest vertrouwt voor het bepalen van de elasticiteitsmodulus van beton en welke u moest gebruiken.