Die grundlegende Designlogik der Spaltzugfestigkeitsprüfanordnung ist die Umwandlung von vertikaler Druckkraft in horizontale Zugspannung. Durch Anlegen einer radialen Drucklast entlang der Länge eines zylindrischen Probekörpers aus bewehrbeton-leichtbeton (LWSCC) erzeugt die Anordnung einen Zugzustand senkrecht zur Lastrichtung, der zu einem präzisen Bruch entlang des vertikalen Durchmessers des Probekörpers führt.
Die Anordnung nutzt die Geometrie des Zylinders, um die Schwierigkeiten beim Greifen von Beton für direktes Ziehen zu umgehen. Sie nutzt die Druckfestigkeit des Materials, um seine Zugschwäche zu prüfen und eine wissenschaftliche Bewertung der Rissbeständigkeit unter komplexen Spannungszuständen zu ermöglichen.
Die Mechanik der indirekten Zugprüfung
Radiale Druckkräfte
Die Anordnung ist so konzipiert, dass sie radiale Druckkräfte anstelle direkter linearer Zugkräfte anwendet.
Die Maschine drückt auf die Seite des zylindrischen Probekörpers. Dies nutzt die Fähigkeit der Prüfausrüstung, hohe Drucklasten zu erzeugen, die einfacher zu kontrollieren sind als direkte Zugspannungen bei spröden Materialien.
Erzeugung senkrechter Spannungen
Die Logik beruht auf der internen Spannungsverteilung innerhalb des Zylinders.
Wenn die vertikale Last aufgebracht wird, übersetzt die Geometrie des Zylinders diese Kraft nach außen. Dies erzeugt Zugspannungen innerhalb des Probekörpers senkrecht zur Lastrichtung. Während die Ober- und Unterseite zusammengedrückt werden, werden die Seiten effektiv auseinandergezogen.
Berücksichtigung der Materialeigenschaften von LWSCC
Umgang mit geringer Zugfestigkeit
Betonmaterialien, einschließlich LWSCC, weisen im Allgemeinen eine geringe Zugfestigkeit im Vergleich zu ihren Druckfähigkeiten auf.
Direkte Zugversuche scheitern oft an den Greifpunkten (Quetschen der Enden) und nicht in der Mitte. Diese Anordnung umgeht dieses Problem, indem sie die Last über die gesamte Länge des Zylinders verteilt und sicherstellt, dass der Bruch aufgrund interner Zugkräfte und nicht durch Oberflächenquetschung erfolgt.
Wissenschaftliche Bewertung der Rissbeständigkeit
Das Design zielt darauf ab, einen präzisen Bruch entlang des Durchmessers zu induzieren.
Da die Bruchfläche durch die Lastgeometrie (vertikaler Durchmesser) vorgegeben ist, bietet der Test eine konsistente, reproduzierbare Methode zur Bewertung, wie die interne Struktur des LWSCC Rissbildung widersteht.
Simulation komplexer Spannungszustände
Die primäre Referenz stellt fest, dass diese Methode LWSCC unter komplexen Spannungszuständen bewertet.
In realen Anwendungen erfährt Beton selten einfache, isolierte Zugspannungen. Durch die Induktion von Zug durch Druck ahmt diese Anordnung die komplexen Scher- und Bindungsspannungen, denen bewehrter Leichtbeton in Bauteilen ausgesetzt ist, genauer nach.
Verständnis der methodischen Kompromisse
Indirekte vs. direkte Messung
Es ist entscheidend zu erkennen, dass dies eine indirekte Testmethode ist.
Die Spaltzugfestigkeit wird basierend auf der aufgebrachten Drucklast und den Abmessungen des Probekörpers berechnet, nicht direkt gemessen. Obwohl sehr effektiv, geht sie davon aus, dass sich das Material bis zum Bruchpunkt elastisch verhält, was eine notwendige Annäherung ist.
Geometrische Empfindlichkeit
Die Logik des Tests beruht vollständig auf der Präzision der zylindrischen Form.
Wenn der Probekörper kein perfekter Zylinder ist, verteilen sich die radialen Kräfte nicht gleichmäßig. Dies kann zu lokalem Quetschen anstelle des beabsichtigten diametralen Bruchs führen und die Daten zur tatsächlichen Rissbeständigkeit des Materials verzerren.
Anwendung dieser Logik auf die Materialbewertung
Um die Leistung von bewehrten Leichtbeton (LWSCC) genau zu bewerten, müssen Sie die Ergebnisse basierend auf Ihren spezifischen technischen Zielen interpretieren.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Rissbeständigkeit liegt: Analysieren Sie die Spitzenlast im Moment des Bruchs, um die Schwelle des Materials für die Einleitung eines Bruchs unter interner Zugbeanspruchung zu bestimmen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf struktureller Modellierung liegt: Verwenden Sie den Wert der Spaltzugfestigkeit als Stellvertreter für das Verhalten des Materials in Bereichen, die Scherbeanspruchungen und komplexen Spannungsverteilungen ausgesetzt sind.
Die Spaltzugfestigkeitsprüfung bleibt die zuverlässigste Methode zur Quantifizierung der Schwachstelle von Beton – seiner Unfähigkeit, Zugkräften standzuhalten – ohne die mechanischen Fehler direkter Zugprüfungen.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Details zur Designlogik |
|---|---|
| Primäre Mechanik | Umwandlung von vertikaler Druckkraft in horizontale radiale Zugkraft |
| Spannungsinduktion | Senkrechte Zugspannung entlang des vertikalen Durchmessers erzeugt |
| Materialanpassung | Vermeidet Bruch an Greifpunkten, der bei LWSCC-Probekörpern mit geringer Zugfestigkeit üblich ist |
| Bruchkontrolle | Induziert einen präzisen diametralen Bruch für eine reproduzierbare Rissbewertung |
| Anwendung | Simuliert komplexe Scher- und Bindungsspannungen in bewehrten Betonen |
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Referenzen
- Ramanjaneyulu Ningampalli, V. Bhaskar Desai. Flexural and cracking behavior of reinforced lightweight self-compacting concrete beams made with LECA aggregate. DOI: 10.47481/jscmt.1500907
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Press Wissensdatenbank .
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