تعیین مدول ارتجاعی استاتیکی بتن

تعیین مدول ارتجاعی استاتیکی بتن

در استاندارد۴۶۹ ASTM C، برای اندازه گیری و تعیین مدول ارتجاعی استاتیکی (مدول وتری) و ضریب پواسون، از نمونه های استوانه ای شکل 15*30سانتیمتری که تحت فشار طولی و با سرعت ثابت، و در محدوده تنش بارگذاری می شود، استفاده می کنند. تغییر شکلها با یک کرنش سنج اندازه گیری می شود. منحنی های معمول تنش-کرنش مربوط به سه نوع بتن مذکور در شکل (18-3)، همراه با محاسبات مدول ارتجاعی در شکل (5-4) آورده شده است.

شکل 5-4- تعیین ضریب سکانت در آزمایشگاه (ASTM C469). برای مطالعه مشخصات ترکیب و مقاومت مخلوطهای بتن به شکل (18-3) مراجعه کنید.

مقادیری که برای مدول ارتجاعی بتن در محاسبات طرح قطعات بکار میرود اغلب از روابط تجربی که با فرض ارتباط مستقیم بین مدول ارتجاعی و مقاومت و چگالی بتن به دست آمده اند، استخراج شده اند. در تقریب اول، این عمل با معنی است زیرا رفتار تنش-کرنش سه جزء بتن، یعنی سنگدانه، خمیر سیمان و ناحیه انتقال، خود از مقاومتهای تک تک آنها نتیجه میشود و این مقاومتها نیز به نوبه خود به مقاومت نهایی بتن مربوط هستند. بعلاوه باید توجه داشت که مدول ارتجاعی سنگدانه (که کنترل کننده توانایی سنگدانه در مقید نمودن تغییرات حجمی خمیر است) مستقیما با تخلخل آن وابسته است و اندازه گیری وزن مخصوص بتن اغلب ساده ترین روش تخمین تخلخل سنگدانه ها در بتن می باشد.

براساس آیین نامه ۳۱۸ ACI، در بتن با وزن مخصوص ،مدول ارتجاعی از رابطه زیر به دست می آید.

در این رابطه E_c مدول ارتجاعی استاتیکی( Psi)، w_cوزن مخصوص بتن () و f’ _cمقاومت فشاری ۲۸ روزه نمونه استوانه ای است. در مدل پیشنهادی CEB-FIP 1990مدول ارتجاعی بتن با وزن معمولی از رابطه زیر به دست می آید:

که در آنE_c مدول ارتجاعی ۲۸ روزه بتن (MPa) و f_cm متوسط مقاومت ۲۸ روزه است. اگر مقاومت فشاری واقعی مشخص نباشد بجای f_cm  باید ۸+f_ck را بکار برد که f_ck  با مقاومت فشاری مشخصه می باشد.

رابطه بین مقاومت فشاری و مدول ارتجاعی بتن ساخته شده با سنگدانه کوارتزیتی مشخص شده است. برای سایر سنگدانه ها، مدول ارتجاعی از ضرب E_c در ضریب a_e ، که از جدول 1-4 استخراج می شود، به دست می آید. بایستی متذکر شد که رابطه پیشنهادی  CEB – FIP برای بتن های با مقاومت فشاری مشخصه تا MPa  ۸۰ و رابطه ACI برای مقاومتهای تا ) Psi  ۶۰۰۰41MPa( اعتبار دارد. گسترش فرمول پیشنهادی ASIبرای بتن های با مقاومت زیاد در فصل ۱۱ آمده است .اگر به عنوان مثال وزن مخصوص بتنی را (145Ib/ft³)2320kg/m³  فرضکنیم، مقادیر ضرایب ارتجاعی محاسبه شده برای بتن با وزن مخصوص معمولی با هر دو روش ACI و1990 CEB – FIP مطابق جدول (2-4) خواهد بود. با بحث بیشتر در خصوص عوامل موثر بر مدول ارتجاعی بتن در خواهیم یافت که مقادیر محاسباتی نشان داده شده در جدول (2-4) که براساس مقاومت و وزن مخصوص بتن می باشند، باید به عنوان مقادیر تقریبی در نظر گرفته شوند. این بدلیل مشخصات ناحیه انتقال و وضعیت رطوبت نمونه در هنگام آزمایش می باشد که تاثیر یکسانی بر مقاومت و مدول ارتجاعی ندارند.

جدول 4-1-تاثیر نوع سنگدانه بر مدول ارتجاعی

جدول4-2-مدول ارتجاعی بتن های با وزن مخصوص معمولی(با سنگدانه های کوارتزیتی)