Dzięki metodom badawczym można wyznaczyć odkształcenia sprężyste i plastyczne w dowolnym czasie (nauka do uprawnień architektonicznych). Znając wydłużenia i skróty betonu, udaje się określić współczynnik sprężystości oraz cechy reologiczne betonu. Badania odkształceń pod działaniem obciążeń nie są objęte żadnymi normami. Stosuje się więc różne metody badawcze.
Aby móc zmierzyć zmiany długości, które odpowiadają zmianie wytrzymałości na ściskanie o 1%, należy zastosować przyrząd, który pozwala na pomiar z dokładnością 0,01 mm/m. Im bardziej rosnąć będzie dokładność pomiarowa, tym bardziej wzrasta dokładność samych przyrządów.
Wydłużenia mierzy się dzięki przyrządom, które:
– stale łączą się z badanym elementem,
– przykłada się dopiero w chwili badania.
Przyrządy, które są przymocowane na stałe, nie pozwalają na to, żeby określić wpływ temperatur na same przyrządy. Z kolei przyrządy przykładane pozwalają na wykonanie dowolnej liczby pomiarów na różnych próbkach.
Metody badawcze
Pomiar wydłużenia betonu
Zanim przystąpi się do pomiaru wydłużenia, należy przykleić metalowe płytki do elementu, który poddaje się badaniu. We wgłębienia płytek wstawia się ostrza igieł pomiarowych przyrządu czujnikowego. Czujnik zegarowy odpowiada za przesunięcia podłużne pręta i związane z tym zmiany długości (programy do uprawnień architektonicznych).
Wydłużenia betonu w okresie wielu godzin mierzy się dzięki szczelinowemu miernikowi wydłużeń. Długość odcinka pomiarowego dla próbek o uziarnieniu do 30 mm powinna wynosić 10 cm. Z kolei w przypadku betonów o większym uziarnieniu długość odcinka pomiarowego powinna wynosić co najmniej 50 cm.
W sytuacji, kiedy na założonej długości odcinka pomiarowego wydłużenia i skróty są takie same, to dla dokładności pomiaru należy zwiększyć długość tego odcinka. Kiedy pomiaru dokonuje się na powietrzu bądź w pomieszczeniu o nieustabilizowanej temperaturze, ważne jest, żeby wziąć pod uwagę zmiany temperatury otoczenia.
Zmiany te wpływają również na dokładność przyrządów pomiarowych. Mogą one wywołać ich trwałe wydłużenie lub skrócenie. Niedokładności pomiarowe występują również w przypadkach, gdy wilgotność elementu jest inna niż wilgotność otoczenia
W zależności od przeznaczenia produkuje się betony:
– lekkie – o wytrzymałości na ściskanie nawet 10 kg/cm2,
– ciężkie – o wytrzymałości do 1000 kg/cm2.
Z tego powodu współczynniki sprężystości betonów wahają się od 10 000 do 600 000 kg/cm2.
Wyznaczenie współczynnika sprężystości
Współczynnik sprężystości betonu przy ściskaniu wyznacza się na próbkach walcowych, których średnica wynosi 8 i 16 cm, a ich wysokość jest równa co najmniej podwójnej średnicy. Czasami współczynnik ten wyznacza się na kostkach i innych bryłach geometrycznych. Wówczas długość boku kostki powinna wynosić minimum sześć średnic największego ziarna kruszywa. Należy pamiętać o tym, żeby płaszczyzny próbek były równoległe.
Do wyznaczenia współczynnika sprężystości służą prasy pionowe z przegubowo osadzonymi płytami, które ściskają próbę idealnie osiowo. Zanim przystąpi się do badania, konieczne jest skontrolowanie ustawienia płyt (program z aktami na uprawnienia budowlane). Z uwagi na to, że nawet przy bardzo dokładnym wykonaniu próbek płaszczyzny ściskane są niedokładne, to siły tarcia pomiędzy płaszczyznami próbek i płytami prasy powodują, że odkształcenia na zewnętrznych krawędziach są nieco inne niż w środku próbki. W związku z tym odkształcenia liniowe mierzy się w połowie wysokości próbki.
Wartość współczynnika sprężystości przy ściskaniu, którą uzyskano w wyniku badań na próbkach walcowych, jest odrobinę wyższa niż w przypadku badań na innych próbkach.
Podczas wyznaczania współczynnik sprężystości przy rozciąganiu, należy wziąć pod uwagę możliwość powstania mimośrodu na skutek wadliwego zamocowania próbek w zmywarce. Zjawisko pełzania betonu występuje podczas ściskania próbek po przyłożeniu niskich obciążeń. Jest to trwałe odkształcenie plastyczne.
Odkształcenie liniowe próbki zależy od wielkości i czasu obciążenia. Dobrym przykładem jest to, że dla betonu o wytrzymałości 500 kg/cm2 przy naprężeniu 120 kg/cm2 skrót próbki wynosi po:
– 2 minutach – 3%,
– 10 minutach – 8%,
– 60 minutach – 13%.
Trwałym skrótem próbki betonu jest różnica pomiędzy odkształceniem początkowym i końcowym. Odkształcenie sprężyste otrzymuje się na skutek odjęcia tej różnicy od odkształcenia całkowitego. Z tego powodu należy wyróżnić moduł odkształcenia całkowitego i moduł odkształcenia sprężystego.
