Bestimmung des Elastizitätsmoduls E des Betons

1. Deffinition

Der Elastizitätsmodul E ist ein Maß des elastischen Verhaltens des Betons. Es ist, von Zusammensetzung her, an der Erhärtungs- und Feuchtigkeitszustand des Betons abhängig.

Der statische Druck – E Modul wird gemäß den Normen bestimmt. Demnach ist E das Verhältnis des Zunehmens der Normalspannung und der entsprechenden elastischen Verformung , im Bereich (0,05 ... 0,30) .

2. Vorbereitung des Versuches

Das Elastizitätsmodul E wird auf mindestens drei prismenförmige Probekörper festgestellt. In Rumänien verwendet man gewöhnlich Prismen mit Seitenlängen von (10x10x30) cm.

In anderen Ländern verwendet man Zylindern oder Bohrkernen zur Bestimmung des E-Moduls. In diesen Fällen sind die Ergebnissen genauer, weil die auf dem Querschnitt verteilte Normalspannung nicht von Ecken beeinflußt ist.

Gleichzeitig werden noch drei Probeprismen und drei Probewürfeln hergestellt, um die Prismen- ( ) bzw. Würfeldruckfestigkeit ( ) bestimmen zu können:

Z.B.: Aus der Probe dreier Würfeln ergibt sich

Davon erhält man:

Diese Werte sind zur Ermittlung des Belastungsbereiches nötig. Zur Bestimmung des E-Moduls werden folgende Belastungsstufen festgestellt:- die niedrigste Belastungsstufe entspricht zu

(also, im Beispiel ; bei der Druckprüfmaschine

)

- die höchste Belastungsstufe entspricht zu

(im Beispiel )Zur Bestimmung des E-Moduls verwendet man folgende Apparatur:

- hydraulische Druckprüfmaschine;- Geräte zur Messung der Dehnungen (Verformungen): es können Meßuhren

verwendet werden, die durch eine Meßanlage mit den Probeprismen in Verbindung gebracht werden; oder können Dehnmeßstreifen verwendet werden, die auf die Seitenflächen der Probeprismen angeklebt werden.Das mechanische Gerät, das bei uns verwendet wird, besteht aus:

Querschnitt A – A:

1 – Probeprisma2 – Reifen (Ringe)3 – Befestigungsspitzen4 – Befestigungsschrauben5 – Meßuhren (Genauigkeit 0,001 mm).

Die Meßuhren können auf alle vier Seitenflächen vorgesehen werden, oder nur auf zwei gegenseitige Flächen.

3. Durchführung der Prüfung

Die Probeprisma wird zwischen den Platten der Druckprüfmaschine gestellt. Erstens muß man die Zentrierung der Prisma untersuchen:

- die Prisma wird bis zur unteren Stufe des Belastungsbereiches (Beispiel: 10 daN/cm2) belastet und schreibt die Anweisungen der Meßuhren auf (c1min, c2min);

- im Bereich , bestimmt man die gemessenen Verformungen und berechnet deren Mittelwert:

;

- man betrachtet eine Zentrierung als gut, wenn zwischen den gemessenen Verformungen und denen Mittelwert kein >10% Unterschiede gibt; wenn diese Bedingung nicht eingehalten wird, so muss man die Position der Prisma zwischen den Platten der Druckprüfmaschine verändern und die oben beschriebenen Operationen wiederholen.Nach der Zentrierung der Prisma belastet und entlastet man diese 5 mal im

Bereich , ohne daß man die gemessenen Werten aufschreibt. Nachher untersucht man die Stabilisierung (Beständigkeit) der Verformungen folgend:

- man unternimmt noch 2 Belastungszyklen und schreibt die entsprechenden Verformungen auf;

- wenn zwischen den gemessenen Werten keine >5% Unterschiede bestehen, so betrachtet man die Beständigkeit der Verformungen; wenn aber diese

Bedingung nicht eingehalten ist, wiederholt man die Prüfung mit anderen 5 Belastungszyklen und untersucht wieder die Beständigkeit der Verformungen.Wenn die Verformungen stabilisiert sind, so ist die graphische Darstellung der

Verformungen praktisch eine Gerade und kann man den E-Modul bestimmen.

4. Datenverarbeitung

Die den letzten zwei Belastungszyklen entsprechenden Meßwerte der Verformungen werden in einer Tabelle eingetragen:

BelastungszyklusVorletzter Letzter

Laststufe

Meßwerte und Verformungen

Meßuhr Nr. 1

Meßuhr Nr. 2

Meßuhr Nr. 3

Meßuhr Nr. 4

Das Mittelwert der Kürzung , das der Spannung entspricht, ist:

Die entsprechende elastische Verformung ist:

,

indem: - Abstand der Reifen des mechanischen Meßgerätes (10 cm 100 mm) ist.Das E-Modul ergibt sich durch:

,

als Mittelwert dreier Prüfungen.