Модуль пругкасці бетону – гэта фундаментальная механічная ўласцівасць, якая дапамагае ахарактарызаваць калянасць і дэфармацыю бетону пры нагрузцы. Модуль пругкасці бетону паказвае здольнасць камбінацыі цэменту і запаўняльнікаў вытрымліваць вялікія нагрузкі, якім яны падвяргаюцца падчас будаўніцтва. Разуменне гэтага жыццёва важнага параметру бетону мае вырашальнае значэнне для інжынераў і праекціроўшчыкаў для дакладнага прагназавання і аналізу бетонных канструкцый і забеспячэння іх бяспекі і даўгавечнасці. Гэта важны фактар для забеспячэння аптымізацыі будаўніцтва і праектавання.
Што такое модуль пругкасці бетону?
Модуль пругкасці бетону – гэта паказчык здольнасці матэрыялу супрацьстаяць нагрузцы. На самай справе гэта спалучэнне двух асноўных інгрэдыентаў бетону: цэментавага цеста і запаўняльнікаў. Цэментнае цеста з'яўляецца злучным матэрыялам бетону, а запаўняльнікі забяспечваюць аб'ём і стабільнасць. Цэментная паста дэманструе больш нізкі модуль пругкасці, чым запаўняльнікі, якія лепш вытрымліваюць нагрузку. Розныя бетонныя сумесі ўтрымліваюць розныя ўзроўні гэтых інгрэдыентаў, таму розныя тыпы бетону дэманструюць розны модуль пругкасці.
Рэкамендацыі для адпаведнага модуля пругкасці бетону ўсіх тыпаў вызначаюцца шляхам выпрабаванняў, эмпірычных дадзеных і даследаванняў. Гэтыя рэкамендацыі па найлепшым выкарыстанні тыпаў бетону вызначаны ў нормах праектавання, стандартах і спецыфікацыях, устаноўленых прызнанымі арганізацыямі ў кожнай краіне і органамі ў галіне будаўніцтва.
Вымярэнне модуля пругкасці бетону
Інжынеры і даследчыкі выпрабоўваюць канкрэтныя рэчывы, каб зразумець іх рэакцыю на стрэс. Яны выконваюць шырокі спектр разлікаў і выпрабаванняў для вызначэння дынамічных і статычных пругкіх рэакцый бетону, абодва з якіх неабходныя для канкрэтных будаўнічых прымянення.
Дынамічны модуль пругкасці правярае здольнасць бетону супрацьстаяць дынамічным або цыклічным нагрузкам, іншымі словамі, умовам, якія змяняюцца з рознымі нагрузкамі або вібрацыямі. Яны таксама вымяраюць статычны модуль пругкасці, калі бетон знаходзіцца пад пастаянным ціскам. Некаторыя з гэтых тэстаў ўключаюць наступнае:
Выпрабаванне на статычнае сцісканне – Гэта выпрабаванне прадугледжвае прымяненне восевай нагрузкі на сціск да цыліндрычнага або кубічнага ўзору бетону. Крывыя напружання і дэфармацыі ствараюцца з атрыманых вымярэнняў нагрузкі і дэфармацыі. Тэст хуткасці ультрагукавога імпульсу (UPV) – Гэты тэст вымярае хуткасць ультрагукавога імпульсу праз бетон. Інжынеры ацэньваюць модуль пругкасці на аснове залежнасці паміж хуткасцю імпульсу і шчыльнасцю бетону. Выпрабаванне рэзананснай частаты – Для гэтага выпрабавання даследчыкі ўзбуджаюць бетонны ўзор механічнымі ваганнямі, а затым вымяраюць атрыманыя натуральныя ваганні. Інжынеры вызначаюць модуль пругкасці на аснове вібрацый, масы і шчыльнасці бетону. Выпрабаванне на дынамічнае сцісканне – гэта выпрабаванне падвяргае канкрэтныя ўзоры дынамічным або цыклічным дэфармацыям і вымярае выніковае напружанне і рэакцыю на дэфармацыю. Метады неразбуральнага кантролю (NDT) – гэта шэраг выпрабаванняў, якія інжынеры праводзяць на існуючых структурах, не разбураючы іх. Яны ўключаюць рэха ўдару, імпульсную рэакцыю і дысперсію хвалі стрэсу.
Дыяпазоны модуляў пругкасці тыпаў бетону
Розныя віды бетону маюць розныя дыяпазоны модуля пругкасці. Вось прыблізныя дыяпазоны для распаўсюджаных тыпаў бетону. Эксперты вымяраюць модуль пругкасці ў гігапаскалях (ГПа) або кілафунтах на квадратны цаля (ksi).
Бетон нармальнай вагі – Бетон нармальнай вагі – найбольш распаўсюджаны тып бетону, які выкарыстоўваюць будаўнікі. Ён мае тыповы дыяпазон модуля пругкасці ў дыяпазоне ад 28 ГПа (4000 ksi) да 41 ГПа (6000 ksi). Лёгкі бетон – Лёгкі бетон мае сумесь лёгкіх запаўняльнікаў, якія памяншаюць вагу і шчыльнасць бетону. Ён мае больш нізкі модуль пругкасці, чым звычайны бетон, у дыяпазоне ад 14 ГПа (2000 ksi) да 28 ГПа (4000 ksi). Высокатрывалы бетон – Высокатрывалы бетон мае больш высокі ўзровень трываласці на сціск і больш высокі модуль пругкасці ў дыяпазоне ад 34 ГПа (5000 ksi) да 48 ГПа (7000 ksi). Бетон, армаваны валакнамі – для ўмацавання бетону, армаванага валакном, уключаны сталёвыя або шкляныя валакна. Яго модуль пругкасці аналагічны звычайнаму бетону ў дыяпазоне ад 28 ГПа (4000 фунтаў на квадратны дюйм) да 41 ГПа (6000 фунтаў на квадратны дюйм). Папярэдне напружаны бетон – Папярэдне напружаны бетон уключае напружаныя сталёвыя стрыжні, якія павялічваюць яго ўстойлівасць да напружання. Ён мае адзін з самых высокіх модуляў пругкасці ў дыяпазоне ад 41 ГПа (6000 ksi) да 55 ГПа (8000 ksi).
Фактары, якія ўплываюць на модуль пругкасці бетону
Модуль пругкасці можа змяняцца ў залежнасці ад некалькіх ключавых фактараў, звязаных з вытворчасцю, апрацоўкай і ўзростам бетону.
Праектаванне бетоннай сумесі
Доля запаўняльнікаў, цэментавага цеста і вады ўносіць свой уклад у модуль пругкасці. Цэментная паста дэманструе больш нізкі модуль пругкасці, чым запаўняльнікі, якія дэманструюць высокі модуль пругкасці. Спалучэнне гэтых інгрэдыентаў складае модуль пругкасці дзесьці паміж гэтымі двума элементамі. Нягледзячы на тое, што запаўняльнікі маюць больш высокі модуль пругкасці і паляпшаюць модуль пругкасці бетону ў цэлым, яны таксама могуць ствараць канцэнтрацыі напружання, якія зніжаюць трываласць на сціск. Такім чынам, дызайн сумесі павінен быць правераны, каб кантраляваць усе гэтыя фактары.
Узрост бетону
Ўзрост бетону комплексна ўплывае на модуль яго пругкасці. У кароткатэрміновай перспектыве модуль пругкасці бетону павялічваецца па меры яго зацвярдзення і набору трываласці. Гэта адбываецца таму, што працэс гідратацыі бетону ўсё яшчэ адбываецца і з часам прыводзіць да цвярдзення бетону. Іншыя хімічныя рэакцыі ў цэментавых матэрыялах таксама павялічваюць трываласць і павялічваюць модуль пругкасці.
Тым не менш, працяглае старэнне бетону таксама можа выклікаць паўзучасць і ўсаджванне. Гэта дэфармацыя бетону з-за пастаяннага ціску з цягам часу. Гэта прыводзіць да памяншэння модуля пругкасці, паколькі яны выклікаюць дэфармацыю і памяншаюць калянасць бетону.
Умовы отвержденія
Умовы цвярдзення або ўмовы, пры якіх бетон сохне, могуць паўплываць на агульны модуль пругкасці матэрыялу. Належныя ўмовы отвержденія патрабуюць адпаведных узроўняў тэмпературы і вільготнасці. Яны жыццёва важныя для забеспячэння аптымальнага модуля пругкасці бетону.
Агрэгатныя ўласцівасці
Ўласцівасці запаўняльнікаў, якія вытворцы выкарыстоўваюць у бетонных сумесях, уплываюць на кампазітны модуль пругкасці бетону. Некаторыя з уласцівасцей, якія з'яўляюцца найбольш важнымі для запаўняльнікаў, – гэта памер, форма, тып і калянасць матэрыялу. Як правіла, запаўняльнікі з большай калянасцю павялічваюць значэнні модуля пругкасці.
Суадносіны вады і цэменту
Стаўленне вады і цэменту ўплывае на працэс гідратацыі і выніковую сітаватасць і трываласць бетону. Як правіла, меншае водоцементное стаўленне прыводзіць да больш высокай трываласці бетону і больш высокаму модулю пругкасці.
Шчыльнасць бетону
Шчыльнасць бетону – гэта маса бетону на адзінку аб'ёму. Бетонная сумесь, у тым ліку тып запаўняльніка і цэменту, дабаўкі, утрыманне паветра і суадносіны вады, уплываюць на шчыльнасць бетону. Як правіла, тыпы бетону з больш высокай шчыльнасцю маюць больш высокі дыяпазон модуля пругкасці.
Інтэрфейс запаўняльніка і цэменту
Сувязь паміж цэментам і запаўняльнікамі стварае трываласць бетону, што дапамагае павялічыць модуль пругкасці. Моцная сувязь паміж імі павялічвае модуль пругкасці, а слабая – памяншае. Многія ўласцівасці ўплываюць на трываласць сувязі ў залежнасці ад тыпу запаўняльнікаў, памеру запаўняльнікаў і вільготнасці сумесі.
Калі вам падабаецца наша старонка, падзяліцеся з сябрамі & Facebook
