Модул еластичности бетона је основно механичко својство које помаже у карактеризацији крутости и деформације бетона под напрезањем. Модул еластичности бетона представља способност комбинације цемента и агрегата да издрже велика оптерећења којима су изложени у току изградње. Разумевање овог виталног параметра бетона је кључно за инжењере и дизајнере да прецизно предвиде и анализирају бетонске конструкције и обезбеде њихову безбедност и дуговечност. Ово је витални фактор у обезбеђивању оптимизације конструкције и дизајна.
Шта је бетонски модул еластичности?
Модул еластичности бетона је мера способности материјала да издржи напрезање. У стварности, ово је комбинација два главна састојка у бетону: цементне пасте и агрегата. Цементна паста је везивни материјал бетона, док агрегати обезбеђују запремину и стабилност. Цементна паста показује нижи модул еластичности од агрегата, који боље подносе напрезање. Различите мешавине бетона садрже различите нивое ових састојака, тако да различите врсте бетона показују различит модул еластичности.
Испитивањем, емпиријским подацима и истраживањем утврђују се смернице за одговарајући модул еластичности бетона свих врста. Ове смернице за најбољу употребу типа бетона су дефинисане у пројектним кодовима, стандардима и спецификацијама које су утврдиле признате организације у свакој земљи и тела у области грађевинског инжењеринга.
Мерење модула еластичности бетона
Инжењери и истраживачи тестирају бетонске супстанце да би разумели њихов одговор на стрес. Они обављају широк спектар прорачуна и тестова да би одредили динамичке и статичке еластичне реакције бетона, а оба су потребна за специфичне грађевинске примене.
Динамички модул еластичности тестира способност бетона да издржи динамичке или цикличне услове напрезања, другим речима, услове који се мењају са различитим оптерећењима или вибрацијама. Они такође мере статички модул еластичности, где је бетон подложан сталном притиску. Неки од ових тестова укључују следеће:
Испитивање статичке компресије – Овај тест укључује примену аксијалног тлачног оптерећења на цилиндрични или кубични бетонски узорак. Криве напона и деформација се генеришу из генерисаних мерења оптерећења и деформације. Ултразвучни тест брзине пулса (УПВ) – Овај тест мери брзину ултразвучних импулса кроз бетон. Инжењери процењују модул еластичности на основу односа између брзине импулса и густине бетона. Тест резонантне фреквенције – За овај тест, истраживачи побуђују бетонски узорак механичким вибрацијама, а затим мере настале природне вибрације. Инжењери одређују модул еластичности на основу вибрација и масе и густине бетона. Динамички тест компресије – Овај тест подвргава бетонске узорке динамичким или цикличним напрезањима и мери резултујућу реакцију на напон и деформацију. Методе испитивања без разарања (НДТ) – Ово је низ тестова које инжењери изводе на постојећим структурама без њиховог уништавања. То укључује ехо удара, импулсни одговор и дисперзију таласа стреса.
Опсези модула еластичности за врсте бетона
Различити типови бетона имају различите опсеге модула еластичности. Ево приближних распона за уобичајене типове бетона. Стручњаци мере модул еластичности у гигапаскалима (ГПа) или килопунду по квадратном инчу (кси).
Бетон нормалне тежине – Бетон нормалне тежине је најчешћи тип бетона који грађевинари користе. Има типичан опсег модула еластичности у распону од 28 ГПа (4.000 кси) до 41 ГПа (6.000 кси). Лагани бетон – Лаки бетон има мешавину лаких агрегата који смањују тежину и густину бетона. Има нижи модул еластичности од нормалног бетона, у распону од 14 ГПа (2.000 кси) до 28 ГПа (4.000 кси). Бетон високе чврстоће – Бетон високе чврстоће има виши ниво чврстоће на притисак и већи модул еластичности у распону од 34 ГПа (5.000 кси) до 48 ГПа (7.000 кси). Бетон ојачан влакнима – Бетон ојачан влакнима садржи челична или стаклена влакна како би се ојачао. Има модул еластичности сличан нормалном бетону у распону од 28 ГПа (4.000 кси) до 41 ГПа (6.000 кси). Преднапрегнути бетон – Преднапрегнути бетон укључује затегнуте челичне шипке које јачају његову отпорност на напрезање. Има један од највећих модула еластичности у распону од 41 ГПа (6.000 кси) до 55 ГПа (8.000 кси).
Фактори који утичу на модул еластичности бетона
Модул еластичности може варирати на основу неколико кључних фактора који укључују производњу, обраду и старост бетона.
Дизајн бетонске мешавине
Удео агрегата, цементне пасте и воде доприноси модулу еластичности. Цементна паста показује нижи модул еластичности од агрегата, који показују висок модул еластичности. Комбинација ових састојака представља модул еластичности негде између ова два елемента. Иако агрегати имају већи модул еластичности и побољшавају модул еластичности бетона у целини, они такође могу да уведу концентрације напона које ће смањити чврстоћу на притисак. Стога, дизајн мешавине треба тестирати да би се контролисали сви ови фактори.
Старост бетона
Старост бетона има комплексан утицај на модул његове еластичности. Краткорочно, модул еластичности бетона се повећава како очвршћава и добија на чврстоћи. То је зато што се процес хидратације бетона још увек дешава и доводи до очвршћавања бетона током времена. Друге хемијске реакције у цементним материјалима такође развијају снагу и повећавају модул еластичности.
Ипак, дуготрајно старење бетона такође може изазвати пузање и скупљање. Ово је деформација бетона услед сталних притисака током времена. Они резултирају смањењем модула еластичности јер изазивају напрезање и смањују крутост бетона.
Услови очвршћавања
Услови очвршћавања, или услови под којима се бетон суши, могу утицати на укупни модул еластичности материјала. Одговарајући услови очвршћавања захтевају одговарајућу температуру и ниво влаге. Они су од виталног значаја за обезбеђивање оптималног модула еластичности бетона.
Агрегатна својства
Особине агрегата које произвођачи користе у бетонским мешавинама утичу на композитни модул еластичности бетона. Нека од својстава која су најзначајнија код агрегата су величина, облик, тип и крутост материјала. Генерално, агрегати веће крутости повећавају модул вредности еластичности.
Однос воде и цемента
Однос воде и цемента утиче на процес хидратације и резултирајућу порозност и чврстоћу бетона. Генерално, нижи однос воде и цемента доводи до веће чврстоће бетона и већег модула еластичности.
Густина бетона
Густина бетона је маса по јединици запреминског мерења бетона. Бетонска мешавина, укључујући тип агрегата и цемента, додатке, садржај ваздуха и однос воде, утичу на густину бетона. Генерално, типови бетона веће густине имају већи опсег модула еластичности.
Интерфејс агрегат-цемент
Веза између цемента и агрегата ствара чврстоћу у бетону што помаже да се повећа модул еластичности. Јака веза између њих повећава модул еластичности док га слаба смањује. Многа својства утичу на ову чврстоћу везе од врсте агрегата, величине агрегата и садржаја влаге у мешавини.
Ако вам се свиђа наша страница, поделите је са својим пријатељима & Фејсбук
