Betoni on kova ja kestävä materiaali, mutta se on myös altis muodonmuutoksille raskaiden ulkoisten kuormitusten vuoksi. Siksi betonirakenteita asennettaessa on ehdottomasti otettava huomioon, minkälaista voimaa ne kestävät. Kyky muodostaa väliaikainen luonne eli elastinen ilmaistaan sellaisen indikaattorin kautta kuin betonin kimmokerroin.
Kuinka betoni muuttuu
Betonin kimmoisuuden määrittämiseksi suoritetaan yleensä sarja puristus- ja vetokokeita. Rakentamisessa merkittävin tosiasia on kuitenkin se, että betoni, joka ei sisällä raudoitusta, ei kykene jännittymään. Yksi betonin ominaisuuksista on viruminen, se johtuu siitä, että muodonmuutos lisääntyy voimalla. Muodonmuutoksen ensimmäinen vaihe on elastinen muodonmuutos. Tämä tarkoittaa, että paineen häviämisen jälkeen ladattu materiaali palaa alkuperäiseen muotoonsa. Jos lisäät voiman vaikutusta, muodonmuutos muuttuu peruuttamattomaksi. Kuorman lisäys johtaa kohteen tuhoutumiseen. On vaikea määrittää, milloin elastinen muodonmuutos muuttuu peruuttamattomaksi, koska betonin muodon muutos riippuu kuorman kasvunopeudesta. Tämä arvo on betonin alkuperäinen kimmomoduuli.
Kuinka kimmokerroin lasketaan
Alkuperäisen kimmomoduulin laskeminen on vaikeaa, mutta voit määrittää sen likimääräisen arvon. Testattaessa betoninäytteen lujuutta laaditaan kaavio muodonmuutoksen riippuvuudesta iskuvoimasta. Tyypillisesti tällaisissa kaavioissa venymä vs. jännitysgraafin sekantti on yhdensuuntainen alkuperäisen tangentin kanssa. Epäsuorasti tämän kaavion avulla voit määrittää betonin kimmomoduulin.
Tyypillisesti kimmokerroin on suoraan verrannollinen sen lujuuden juureen. Totta, tämä väite ei päde koko kaavioon, vaan vain sen pääosaan. Paljon riippuu myös olosuhteista, joissa testit tehtiin, ja ympäristöstä. Esimerkiksi vedellä kyllästetty betoni on joustavampaa kuin kuiva betoni, vaikka niiden lujuus on melkein sama. Karkean täyteaineen laadulla on suuri vaikutus elastisuusindeksiin. Suhde on suora - kevyillä betoninäytteillä on pienempi kimmomoduuli kuin raskailla.
Tämä indikaattori riippuu myös materiaalin iästä. Mitä vanhempi betoni on, sitä suurempi on sen kimmokerroin.
Käytännön sovelluksissa betonin kimmokerroin on tärkeä rakentamisessa. Vapautettaessa kaikki materiaalit on merkitty, joten arvioitu lähtömoduuli voidaan määrittää merkintöjen perusteella. Tätä varten on laadittu erityinen taulukko, jonka mukaan kunkin betonilaadun kimmomoduulin kvantitatiivinen arvo lasketaan. On erittäin tärkeää valita oikea materiaali, jotta rakenne ei romahda rakentamisen aikana, mutta pysyy vahvana monien vuosien ajan.
