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Essais du béton durci en Tension

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Béton armé a une plus grande force que le béton non armé, car l’acier dans la section renforcée peut être utilisé pour transporter des grandes forces de traction, que seront démontrées dans ce laboratoire de test.

Béton peut supporter de très grandes contraintes sous la force de compression uniaxiale. Cependant, les échecs observés ne sont pas compression dans la nature mais échecs le long des plans de cisaillement où se produit une force de traction maximale. Cet soudain type de défaillance est inacceptable dans des applications structurales et la plupart béton est renforcée avec acier d’augmenter sa résistance et ductilité.

Dans des applications pratiques, les barres sont ajoutées dans un modèle de cage en acier pour traverser les éventuels plans de rupture en traction. Renfort en acier sert à limiter la formation de fissures et de crack de largeurs, augmentant la durée de vie de la structure. Sels de déglaçage et d’autres produits chimiques sont empêchés de pénétrer et la corrosion de l’acier d’armature. Rigidité de la charpente est maintenue et déflexions à long terme sont réduites et l’aspect esthétique des structures en béton est amélioré.

Dans cette vidéo, nous effectuerons des tests afin de déterminer la résistance à la traction du béton et comparez renforcé en béton non armé.

Dans le béton, une très mince couche faible entre le mortier et l’agrégat, appelée la zone de transition interfaciale, se traduit par la très faible résistance à la traction. Parce que la conception des bétons ordinaires est poussée par la nécessité de maximiser le contenu total et de minimiser le volume de mortier, l’espacement des particules est très faible, avec jusqu'à 40 % le volume de mortier composé du matériau ITZ plus faible. L’eau / ciment pendant le mélange et le durcissement dans le domaine de l’interphase, local, plus grande, se traduit par plus faible structure cristalline dans le ITZ. Cette condition, couplée avec la concentration de contraintes autour des particules agrégats irréguliers, mène à la craquelure préférentiel dans ce domaine.

Pour tester les propriétés de traction du béton, une méthode appelée le test du cylindre split est souvent utilisée. Une force de compression est appliquée ce qui entraîne une contrainte de traction uniforme, horizontale, en dehors de la charge appliquée.

Une corrélation est généralement vu entre les forces de traction et de compression, bien que typiques coefficients de variation pour ces relations sont élevés. Une autre méthode utilisée est une configuration de test flexion quatre points. Dans ce test, la fibre supérieure est en compression et en bas, en tension. Lorsque la résistance à la traction est atteinte au fond, une fissure se forme provoquant l’échec immédiat.

Pour ce test, on voit une corrélation similaire des forces de traction et de compression. Le faisceau de résultats de tests dans les prédictions de la capacité de résistance à la traction, généralement de 30 à 50 % plus grand que le test de tension de split. Mais parce que la fissuration en de nombreux éléments en béton est en raison de la flexion, les valeurs provenant des essais de faisceau sont généralement utilisés dans la conception. Pour comparer fibré pour béton armé, des barres d’acier sont placés dans la partie traction inférieure d’une poutre et ensuite testés.

Dans la section suivante, nous mesurer la résistance à la traction d’en béton non armé à l’aide de l’essai de tension de split et comparer la traction de non armé et le béton armé, en utilisant le test de tension du faisceau.

Pour ces tests, utilisez les cylindres de l’échantillon qui ont été préparés dans notre vidéo discutant de béton frais. Utilisez une fine bande de bois de balsa et une barre en acier rigide pour aider à distribuer les charges uniformément des têtes cylindriques de chargement dans la machine d’essai de compression. Tracez une ligne le long du diamètre à chaque extrémité de l’échantillon, en coupant le cylindre. Ensuite, centrez une bande en bois et des barres en acier rigide le long du centre du bloc de roulement inférieur de la machine d’essai.

Maintenant, placez la bouteille sur le strip et aligner afin que les lignes de marquage sur les extrémités de l’échantillon sont vertical et centré sur la bande. Ensuite, placez la deuxième bande en bois et des barres en acier sur la longueur sur le dessus de la bouteille. Ensuite, abaissez le haut responsable de la machine d’essai de chargement jusqu'à ce que l’Assemblée est attachée dans la machine.

Appliquer la charge compressive lentement et continuellement jusqu'à ce que l’échantillon n’est en tension de split. Enfin, enregistrer la charge maximale appliquée. Examiner la surface de rupture et d’estimer le pourcentage d’agrégat qui a fracturé. Répétez ce processus pour le deuxième cylindre avoir une idée de la variation.

Construire deux poutres en béton, sans armature et renforcé avec 2 numéros trois barres situés à environ 0,5 pouces du fond. Les barres ont des crochets aux extrémités pour éviter un échec de bar-arrachement. Les deux faisceaux est 4 pouces par 4 pouces en coupe transversale avec 16 pouces de longueur non pris en charge.

Retirez la longrine soigneusement et installez-le dans le setup. Puis installer un appareil d’essai flexion quatre points dans la machine d’essai comme indiqué. Le test est appelé un essai de flexion quatre points parce que nous avons deux appuis aux extrémités et charge deux points sur le troisième point.

Allumez la machine d’essai et d’activer le logiciel pour lire la charge et les déformations. Ensuite, appliquez la charge compressive lentement et continuellement jusqu'à ce que le spécimen échoue. Enregistrer la charge maximale appliquée. Enfin, examiner la surface de rupture et d’estimer le pourcentage d’agrégat qui a fracturé.

Répétez le même protocole pour la poutre en béton armé. Dans ce cas, une armature en acier en bas ou traction latérale du faisceau, empêche soudains cassants échecs. Comme le béton commence à craquer, l’acier commence à relever les forces de traction. Cette technique fonctionne aussi longtemps que les barres d’acier, qui ont des déformations de surface pour les aider à transférer des forces du concret, sont bien ancrés.

Calculer la résistance à la traction de la charge de compression maximale atteinte pendant l’essai de traction de split. Pour ces tests, la moyenne était de 388 lb/po2 avec une déviation standard de 22,2 lb/po2.

Calculer la résistance à la traction de la charge de compression maximale atteinte pendant l’essai de traction de faisceau. Pour ces tests, la moyenne était 522,9 lb/po2. Nous pouvons comparer les poutres non armés et en béton armé en regardant leurs courbes de déformation de charge.

Les deux faisceaux d’abord, suivi un parcours similaire avec de légères différences de rigidité initiale, probablement en raison de changements dans les conditions de prise en charge. Le faisceau non-armée a échoué dès la fissuration initiale s’est produite à une charge d’environ 450 livres, une charge à proximité de la résistance à la traction prévue. La poutre renforcée craqué à une charge plus élevée mais a regagné sa force rapidement, mais à une plus faible rigidité globale. La charge continue d’augmenter jusqu'à ce que l’acier commence à céder après quoi, la courbe commence à aplatir. Parce que l’acier est très malléable et souche se durcit, l’échec produit en grandes déformations.

Une comparaison des deux courbes montre la différence spectaculaire de performance. La différence de force est très grande, mais il est à noter que ceci est lié à la zone de l’acier utilisé.

Maintenant que vous appréciez le besoin de renfort en acier dans le béton, regardons quelques applications courantes. En utilisant juste un à 1 à 1,5 % en acier sur l’aire de la section béton peut faire des structures en béton qui sont économiques, sécuritaires et fournir le bon état de fonctionnement. Plusieurs stades de football, comme le stade Soldier Field de Chicago, envers leurs formes uniques en béton armé.

Frank Lloyd Wright a mis au monde de l’architecture moderne en béton armé. Faisant usage de sa capacité à maintenir son intégrité en porte-à-faux non pris en charge, Wright a utilisé le matériel dans certaines de ses plus grandes œuvres, dont Fallingwater en Pennsylvanie.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE pour essais de compression sur béton durci en tension. Vous devriez maintenant comprendre la nature fragile des échecs de traction dans le béton et connaître les tests de laboratoire standard pour déterminer la force du non armé et en béton armé sous tension.

Merci de regarder !

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