Betona elastības modulis ir būtiska mehāniskā īpašība, kas palīdz raksturot betona stingrību un deformāciju sprieguma apstākļos. Betona elastības modulis atspoguļo cementa un pildvielu kombinācijas spēju izturēt lielas slodzes, kurām tie tiek pakļauti būvniecības laikā. Izpratne par šo svarīgo betona parametru ir ļoti svarīga inženieriem un dizaineriem, lai precīzi prognozētu un analizētu betona konstrukcijas un nodrošinātu to drošību un ilgmūžību. Tas ir būtisks faktors, lai nodrošinātu būvniecības un projektēšanas optimizāciju.
Kas ir betona elastības modulis?
Betona elastības modulis ir materiāla spēja izturēt spriedzi. Patiesībā tas ir divu galveno betona sastāvdaļu: cementa pastas un pildvielu kombinācija. Cementa pasta ir betona saistviela, savukārt pildvielas nodrošina tilpumu un stabilitāti. Cementa pastai ir zemāks elastības modulis nekā pildvielām, kas slodzes apstākļos iztur labāk. Dažādi betona maisījumi satur dažādus šo sastāvdaļu līmeņus, tāpēc dažādiem betona veidiem ir atšķirīgs elastības modulis.
Visu veidu betona atbilstošā elastības moduļa vadlīnijas tiek noteiktas testēšanas, empīrisko datu un pētījumu rezultātā. Šīs vadlīnijas par labāko betona veidu izmantošanu ir definētas projektēšanas kodeksos, standartos un specifikācijās, ko noteikušas atzītas organizācijas katrā valstī un struktūras būvniecības jomā.
Betona elastības moduļa mērīšana
Inženieri un pētnieki pārbauda konkrētas vielas, lai izprastu to reakciju uz stresu. Viņi veic plašu aprēķinu un testu klāstu, lai noteiktu betona dinamiskās un statiskās elastīgās reakcijas, kas abi ir nepieciešami īpašiem ēku lietojumiem.
Dinamiskais elastības modulis pārbauda betona spēju izturēt dinamiskus vai cikliskus spriedzes apstākļus, citiem vārdiem sakot, apstākļus, kas mainās ar dažādām slodzēm vai vibrācijām. Tie mēra arī statisko elastības moduli, kur betons ir pakļauts pastāvīgam spiedienam. Daži no šiem testiem ietver:
Statiskās saspiešanas tests – šis tests ietver aksiālas spiedes slodzes pielietošanu cilindriskam vai kubiskam betona paraugam. Sprieguma un deformācijas līknes tiek ģenerētas no slodzes un deformācijas mērījumiem. Ultraskaņas impulsa ātruma (UPV) tests – šis tests mēra ultraskaņas impulsu ātrumu caur betonu. Inženieri novērtē elastības moduli, pamatojoties uz saistību starp impulsa ātrumu un betona blīvumu. Rezonanses frekvences tests – šim testam pētnieki ierosina betona paraugu ar mehāniskām vibrācijām un pēc tam mēra iegūtās dabiskās vibrācijas. Inženieri nosaka elastības moduli, pamatojoties uz vibrācijām un betona masu un blīvumu. Dinamiskās saspiešanas tests — šajā testā betona paraugi tiek pakļauti dinamiskām vai cikliskām deformācijām un tiek mērītas spriedzes un deformācijas reakcijas. Nesagraujošās testēšanas (NDT) metodes — tās ir virkne testu, ko inženieri veic esošajām konstrukcijām, tās neiznīcinot. Tie ietver trieciena atbalsi, impulsa reakciju un stresa viļņu izkliedi.
Elastības moduļu diapazoni betona veidiem
Dažādiem betona veidiem ir dažādi elastības moduļa diapazoni. Šeit ir norādīti aptuvenie diapazoni izplatītākajiem betona veidiem. Eksperti mēra elastības moduli gigapaskālos (GPa) vai kilopoundā uz kvadrātcollu (ksi).
Normāla svara betons – parastā svara betons ir visizplatītākais betona veids, ko izmanto celtnieki. Tam ir tipisks elastības moduļa diapazons no 28 GPa (4000 ksi) līdz 41 GPa (6000 ksi). Viegls betons – vieglā betona sastāvā ir vieglu pildvielu maisījums, kas samazina betona svaru un blīvumu. Tam ir zemāks elastības modulis nekā parastajam betonam, sākot no 14 GPa (2000 ksi) līdz 28 GPa (4000 ksi). Augstas stiprības betons – Augstas stiprības betonam ir augstāks spiedes stiprības līmenis un augstāks elastības modulis, sākot no 34 GPa (5000 ksi) līdz 48 GPa (7000 ksi). Ar šķiedru pastiprināts betons – ar šķiedru armēto betonu ir izmantotas tērauda vai stikla šķiedras, kas palīdz to nostiprināt. Tā elastības modulis ir līdzīgs parastajam betonam, sākot no 28 GPa (4000 ksi) līdz 41 GPa (6000 ksi). Spriegots betons – Spriegotajam betonam ir spriegoti tērauda stieņi, kas stiprina tā sprieguma noturību. Tam ir viens no augstākajiem elastības moduliem, sākot no 41 GPa (6000 ksi) līdz 55 GPa (8000 ksi).
Faktori, kas ietekmē betona elastības moduli
Elastības modulis var atšķirties atkarībā no vairākiem galvenajiem faktoriem, kas saistīti ar betona ražošanu, apstrādi un vecumu.
Betona maisījuma dizains
Pildvielu, cementa pastas un ūdens proporcija veicina elastības moduli. Cementa pastai ir zemāks elastības modulis nekā pildvielām, kurām ir augsts elastības modulis. Šo sastāvdaļu kombinācija veido elastības moduli kaut kur starp šiem diviem elementiem. Pat ja pildvielām ir augstāks elastības modulis un tie uzlabo betona elastības moduli kopumā, tie var arī ieviest sprieguma koncentrāciju, kas samazinās spiedes stiprību. Tāpēc maisījuma dizains ir jāpārbauda, lai kontrolētu visus šos faktorus.
Betona vecums
Betona vecumam ir sarežģīta ietekme uz tā elastības moduli. Īstermiņā betona elastības modulis palielinās, jo tas sacietē un iegūst stiprību. Tas ir tāpēc, ka betona hidratācijas process joprojām notiek, un tas laika gaitā izraisa betona sacietēšanu. Citas ķīmiskās reakcijas cementa materiālos arī attīsta izturību un palielina elastības moduli.
Tomēr ilgstoša betona novecošana var izraisīt arī šļūdei un saraušanos. Tā ir betona deformācija, ko izraisa pastāvīgs spiediens laika gaitā. To rezultātā samazinās elastības modulis, jo tie izraisa deformāciju un samazina betona stingrību.
Sacietēšanas apstākļi
Sacietēšanas apstākļi vai apstākļi, kādos betons izžūst, var ietekmēt materiāla kopējo elastības moduli. Pareiziem sacietēšanas apstākļiem ir nepieciešams atbilstošs temperatūras un mitruma līmenis. Tie ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu optimālu betona elastības moduli.
Agregātu īpašības
To pildvielu īpašības, ko ražotāji izmanto betona maisījumos, ietekmē betona salikto elastības moduli. Dažas no īpašībām, kas ir vissvarīgākās pildvielām, ir materiāla izmērs, forma, veids un stingrība. Kopumā agregāti ar lielāku stingrību palielina elastības moduļa vērtības.
Ūdens un cementa attiecība
Ūdens un cementa attiecība ietekmē hidratācijas procesu un no tā izrietošo betona porainību un izturību. Kopumā zemāka ūdens un cementa attiecība nodrošina lielāku betona stiprību un lielāku elastības moduli.
Betona blīvums
Betona blīvums ir betona masa uz tilpuma vienību. Betona maisījums, ieskaitot pildvielas un cementa veidu, piedevas, gaisa saturu un ūdens attiecību, ietekmē betona blīvumu. Parasti betona veidiem ar lielāku blīvumu ir augstāks elastības moduļa diapazons.
Pildvielu-cementa saskarne
Saikne starp cementu un pildvielām rada betona stiprību, kas palīdz palielināt elastības moduli. Spēcīga saikne starp abiem palielina elastības moduli, bet vāja saite to samazina. Daudzas īpašības ietekmē šo saites stiprību no pildvielu veida, pildvielu izmēra un maisījuma mitruma satura.
Ja jums patīk mūsu lapa, lūdzu, dalieties ar saviem draugiem & Facebook
