Die betonmodulus van elastisiteit is 'n fundamentele meganiese eienskap wat help om die styfheid en vervorming van beton onder spanning te karakteriseer. Die elastisiteitsmodulus van beton verteenwoordig die vermoë van die kombinasie van die sement en aggregate om die swaar vragte waaraan dit tydens konstruksie onderwerp word, te weerstaan. Om hierdie belangrike betonparameter te verstaan, is noodsaaklik vir ingenieurs en ontwerpers om betonstrukture akkuraat te voorspel en te ontleed en om hul veiligheid en lang lewe te verseker. Dit is 'n noodsaaklike faktor om die optimalisering van konstruksie en ontwerp te verseker.
Wat is die betonmodulus van elastisiteit?
Die betonmodulus van elastisiteit is 'n maatstaf van die vermoë van die materiaal om spanning te weerstaan. In werklikheid is dit 'n kombinasiemaatstaf van die twee hoofbestanddele in beton: sementpasta en aggregate. Sementpasta is die bindmateriaal van beton, terwyl aggregate grootmaat en stabiliteit verskaf. Sementpasta vertoon 'n laer elastisiteitsmodulus as aggregate, wat beter staan onder spanning. Verskillende mengsels van beton bevat verskillende vlakke van hierdie bestanddele, so verskillende betontipes vertoon 'n wisselende elastisiteitsmodulus.
Die riglyne vir toepaslike elastisiteitsmodulus van beton van alle tipes word bepaal deur toetsing, empiriese data en navorsing. Hierdie riglyne vir die beste gebruik van betontipe word omskryf in ontwerpkodes, standaarde en spesifikasies wat deur erkende organisasies in elke land en liggame op die gebied van struktuuringenieurswese vasgestel is.
Meting van die elastisiteitsmodulus van beton
Ingenieurs en navorsers toets konkrete stowwe om hul stresreaksie te verstaan. Hulle voer 'n wye reeks berekeninge en toetse uit om die dinamiese en statiese elastiese reaksies van beton te bepaal, wat albei nodig is vir spesifieke boutoepassings.
’n Dinamiese elastisiteitsmodulus toets die beton se vermoë om dinamiese of sikliese spanningstoestande te weerstaan, met ander woorde toestande wat verander met wisselende ladings of vibrasies. Hulle meet ook die statiese elastisiteitsmodulus, waar die beton aan konstante druk onderhewig is. Sommige van hierdie toetse sluit die volgende in:
Statiese kompressietoets – Hierdie toets behels die toepassing van 'n aksiale druklas op 'n silindriese of kubieke betonmonster. Spannings- en vervormingskurwes word gegenereer uit die las- en vervormingsmetings wat gegenereer word. Ultrasoniese pulssnelheid (UPV) toets – Hierdie toets meet die snelheid van ultrasoniese pulse deur die beton. Ingenieurs skat die elastisiteitsmodulus gebaseer op die verband tussen polssnelheid en die digtheid van die beton. Resonante frekwensietoets – Vir hierdie toets prikkel navorsers 'n betonmonster met meganiese vibrasies en meet dan die gevolglike natuurlike vibrasies. Ingenieurs bepaal die elastisiteitsmodulus gebaseer op die vibrasies en die massa en digtheid van die beton. Dinamiese kompressietoets – Hierdie toets onderwerp konkrete monsters aan dinamiese of sikliese spanninge en meet die gevolglike spanning- en spanningsreaksies. Nie-vernietigende toetsmetodes (NDT) – Dit is 'n reeks toetse wat ingenieurs op bestaande strukture uitvoer sonder om dit te vernietig. Dit sluit in impak eggo, impulsrespons en stresgolfverspreiding.
Reeks van elastisiteitsmodulus vir tipes beton
Verskillende tipes beton het verskillende reekse van elastisiteitsmodulus. Hier is benaderde reekse vir algemene betontipes. Kenners meet die elastisiteitsmodulus in Gigapascals (GPa) of kilopond per vierkante duim (ksi).
Normale gewig Beton – Normale gewig beton is die mees algemene tipe beton wat bouers gebruik. Dit het 'n tipiese reeks elastisiteitsmodulus wat wissel van 28 GPa (4 000 ksi) tot 41 GPa (6 000 ksi). Liggewigbeton – Liggewigbeton het 'n mengsel van liggewig-aggregate wat die gewig en digtheid van die beton verminder. Dit het 'n laer elastisiteitsmodulus as gewone beton, wat wissel van 14 GPa (2 000 ksi) tot 28 GPa (4 000 ksi). Hoësterktebeton – Hoësterktebeton het 'n hoër vlak van druksterkte en 'n hoër elastisiteitsmodulus wat wissel van 34 GPa (5 000 ksi) tot 48 GPa (7 000 ksi). Veselversterkte beton – Veselversterkte beton bevat vesels van staal of glas om dit te help versterk. Dit het 'n elastisiteitsmodulus soortgelyk aan normale beton wat wissel van 28 GPa (4 000 ksi) tot 41 GPa (6 000 ksi). Voorgespanne Beton – Voorgespanne beton bevat gespanne staalstawe wat sy spanningsweerstand versterk. Dit het een van die hoogste elastisiteitsmodulus wat wissel van 41 GPa (6 000 ksi) tot 55 GPa (8 000 ksi).
Faktore wat die elastisiteitsmodulus van beton beïnvloed
Die elastisiteitsmodulus kan wissel op grond van verskeie sleutelfaktore wat die produksie, verwerking en ouderdom van die beton behels.
Betonmengselontwerp
Die verhouding van aggregate, sementpasta en water dra by tot die elastisiteitsmodulus. Sementpasta vertoon 'n laer elastiese modulus as aggregate, wat 'n hoë elastiese modulus vertoon. Die kombinasie van hierdie bestanddele kom neer op 'n elastiese modulus iewers tussen hierdie twee elemente. Selfs al het aggregate 'n hoër elastiese modulus en verbeter die elastiese modulus van die beton as geheel, kan dit ook spanningskonsentrasies inbring wat die druksterkte sal verminder. Daarom moet die mengselontwerp getoets word om vir al hierdie faktore te beheer.
Ouderdom van Beton
Die ouderdom van beton het 'n komplekse effek op die modulus van sy elastisiteit. Op kort termyn neem die elastisiteitsmodulus van beton toe namate dit uithard en sterker word. Dit is omdat die hidrasieproses van beton steeds plaasvind en die verharding van beton mettertyd tot gevolg het. Ander chemiese reaksies in sementagtige materiale ontwikkel ook sterkte en verhoog die elastisiteitsmodulus.
Tog kan langtermynveroudering van beton ook kruip en krimping veroorsaak. Dit is die vervorming van beton as gevolg van konstante druk oor tyd. Dit lei tot 'n afname in die elastisiteitsmodulus aangesien dit vervorming veroorsaak en die styfheid van die beton verminder.
Genesingstoestande
Die uithardingstoestande, of toestande waaronder die beton droog word, kan die materiaal se algehele elastisiteitsmodulus beïnvloed. Behoorlike uithardingstoestande vereis toepaslike temperatuur en vogvlakke. Dit is noodsaaklik om die optimale elastisiteitsmodulus vir beton te verseker.
Samegestelde eienskappe
Die eienskappe van die aggregate wat vervaardigers in betonmengsels gebruik, beïnvloed die saamgestelde elastisiteitsmodulus van die beton. Sommige van die eienskappe wat die belangrikste in aggregate is, is die grootte, vorm, tipe en styfheid van die materiaal. Oor die algemeen verhoog aggregate met hoër styfheid die elastisiteitsmoduluswaardes.
Water-tot-sement-verhouding
Die water-tot-sement-verhouding beïnvloed die hidrasieproses en die gevolglike porositeit en sterkte van die beton. Oor die algemeen lei 'n laer water-tot-sementverhouding tot 'n hoër sterkte van beton en 'n hoër elastisiteitsmodulus.
Betondigtheid
Betondigtheid is die massa per eenheid volume meting van beton. Die betonmengsel, insluitend die aggregaat- en sementtipe, bymiddels, luginhoud en waterverhouding, beïnvloed almal die betondigtheid. Oor die algemeen het betontipes met hoër digthede 'n hoër reeks elastisiteitsmodulus.
Aggregat-sement-koppelvlak
Die binding tussen sement en aggregate skep sterkte in beton wat help om die elastisiteitsmodulus te verhoog. 'n Sterk binding tussen die twee verhoog die elastisiteitsmodulus terwyl 'n swak binding dit verminder. Baie eienskappe beïnvloed hierdie bindingssterkte van die tipe aggregate, aggregaatgrootte en voginhoud van die mengsel.
As jy van ons blad hou deel asseblief met jou vriende & Facebook
