Hlavní faktory ovlivňující modul pružnosti betonu

Jiří Šafrata

Doctoral thesis

The main factors affecting the modulus of elasticity of concrete

Abstract:

Únosnost a tvarové změny betonových konstrukcí při zatížení jsou jednou z jejich základních charakteristik. Deformace vlastní hmotností, užitečným i nahodilým zatížením se jeví u těchto konstrukcí vzhledem k jejich rozměrům nebo jiným materiálům relativně malé. Mají však o to větší význam z pohledu stability konstrukce a jejich vnitřních napětí. Deformační vlastnosti betonu mají principiální význam u konstrukcí velkých rozměrů a velkých namáhání jako jsou některé mostní objekty na liniových stavbách, tunely, haly, předpínané konstrukce a konstrukce z vysokopevnostního betonu. Základní charakteristikou, kterou můžeme pružné (reversibilní) deformace betonu vyjádřit, je modul pružnosti. Je integrální součástí statických výpočtů a má úzký vztah k dalším fyzikálně mechanickým vlastnostem betonu jako je například smršťování a dotvarování. Hodnoty modulu pružnosti, kterých beton ve skutečnosti dosahuje, závisí na složení, kvalitě komponent, ukládání a ošetřování. Nejdůležitější z pohledu vstupních složek je hrubé kamenivo, vodní součinitel a množství vzduchu, který v betonu zůstane. Vlastnosti hrubého kameniva, přestože má zásadní roli, nejsou v praxi dostatečně sledovány. Kontrolují se u něj běžné parametry požadované normami, ale ty, které mohou ovlivnit modul pružnosti nejsou nesledovány vůbec, nebo jen okrajově. Jedná se o hodnoty modulu pružnosti horniny, petrografickou skladbu právě těžené části ložiska a množství cizorodých materiálů, které se vyskytují v ložisku a posléze jsou součástí kameniv, používaných do betonu. Předložená práce sleduje modul pružnosti hornin, nestabilitu jeho hodnot v rámci konkrétní lokality a vzájemné rozdíly mezi lokalitami u stejného petrografického druhu, kterým je moravská droba. Popisuje, jak se mohou měnit přetvárné vlastnosti betonu v důsledku změny běžně nesledovaných vlastností kameniva. Práce se zabývá hledáním možností, jak v oblasti severní Moravy dosáhnout při výrobě betonu vhodnou volbou surovin požadovaného modulu pružnosti, který by odpovídal platným Eurokódům a požadavkům projektů.

Abstract:

One of the basic characteristics of concrete constructions under load are resistance and shape changes. Own weight, utility and random loads deformations of these structures seem relatively insignificant, taking their sizes or other materials into consideration. the more important they are in terms of stability of structure and its inner tension. Deformational concrete properties have crucial significance for large sized structures with heavy loads, such as some bridge objects on line structures, tunnels, halls, prestressed structures and high strength concrete structures. Modulus of elasticity is fundamental characteristic used for expressing elastic (reversible) concrete deformations. It is an integral part of the static calculations and is closely related to other mechanical properties of concrete such as shrinkage and creep. The actual rates of modulus of elasticity depend on the composition, quality of used components, placing and treatment. Gross aggregate, water cement ratio and air content of the concrete are the most important when it comes to the input components. Despite their essential role, properties of gross aggregate are not followed enough. Its usual characteristics required by the standards are being described; however, those that could influence the modulus of elasticity are out of the focus. Those are modulus of elasticity of the rock, petrographic characteristics of the current part of the extraction site and amount of material contamination that occur in the layer and are later included in the aggregate used for concrete. This thesis evaluates the modulus of elasticity of rocks, closeness of its quality in a particular area and differences among extraction sites of the same petrographic kind, which is greywacke. It describes how deformational properties of concrete can vary due to changes of aggregate qualities that are usually not watched. The thesis deals with finding options how to reach the required modulus of elasticity that would be in accordance with valid Eurocodes and the project requirements, through the right choice of ingredients in the Northen Moravia region.

Keywords

beton, deformace betonu, kamenivo, modul pružnosti, pevnost betonu

Keywords

concrete, deformation of concrete, aggregate, modulus of elasticity, strength of concrete

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 1. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2016
• Supervisor: Václav Cepek
• Reader: Jaroslav Výborný, Jan L. Vítek, Petr Martinec

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Teorie konstrukcí