Beton jest materiałem twardym i trwałym, jednak podatnym na odkształcenia pod wpływem dużych obciążeń zewnętrznych. Dlatego przy wznoszeniu konstrukcji betonowych należy wziąć pod uwagę, jaką siłę mogą wytrzymać. Zdolność do deformacji o charakterze tymczasowym, czyli sprężystym, wyraża się takim wskaźnikiem, jak moduł sprężystości betonu.
Jak beton się odkształca
Aby określić sprężystość betonu, zwykle wykonuje się serię testów ściskania i rozciągania. Jednak w budownictwie najważniejszym faktem jest to, że beton, który nie zawiera zbrojenia, nie jest podatny na rozciąganie. Jedną z właściwości betonu jest pełzanie, to z jego powodu odkształcenie wzrasta pod wpływem siły. Pierwszym etapem odkształcenia jest odkształcenie sprężyste. Oznacza to, że po zaniku ciśnienia załadowany materiał powróci do swojego pierwotnego kształtu. Jeśli zwiększysz siłę uderzenia, deformacja stanie się nieodwracalna. Dalszy wzrost obciążenia prowadzi do zniszczenia obiektu. Trudno określić, w którym momencie odkształcenie sprężyste staje się nieodwracalne, ponieważ zmiana kształtu betonu zależy od tempa wzrostu obciążenia. Ta wartość jest początkowym modułem sprężystości betonu.
Jak obliczany jest moduł sprężystości
Trudno jest obliczyć początkowy moduł sprężystości, ale można ustalić jego przybliżoną wartość. W trakcie badania próbki betonu na wytrzymałość sporządzany jest wykres zależności odkształcenia od siły uderzenia. Zazwyczaj na takich wykresach sieczna odkształcenia w funkcji naprężenia jest równoległa do stycznej przechodzącej przez początek. Pośrednio za pomocą tego wykresu można wyznaczyć moduł sprężystości betonu.
Zazwyczaj moduł sprężystości jest wprost proporcjonalny do podstawy jego wytrzymałości. To prawda, że to stwierdzenie jest prawdziwe nie dla całego wykresu, ale tylko dla jego głównej części. Wiele zależy również od warunków, w jakich przeprowadzono badania oraz od środowiska. Na przykład beton nasycony wodą jest bardziej elastyczny niż beton suchy, chociaż ich wytrzymałość jest prawie taka sama. Jakość gruboziarnistego wypełniacza ma duży wpływ na wskaźnik elastyczności. Zależność jest prosta – próbki betonu lekkiego mają niższy moduł sprężystości niż próbki ciężkie.
Ten wskaźnik zależy również od wieku materiału. Im starszy beton, tym wyższy moduł sprężystości.
W zastosowaniach praktycznych w budownictwie ważny jest moduł sprężystości betonu. W momencie wydania wszystkie materiały są oznakowane, więc przybliżony moduł początkowy można określić na podstawie oznakowania. W tym celu opracowano specjalną tabelę, zgodnie z którą obliczana jest ilościowa wartość modułu sprężystości każdego gatunku betonu. Bardzo ważny jest dobór odpowiedniego materiału, aby konstrukcja nie zawaliła się podczas budowy, ale pozostała wytrzymała przez wiele lat.
