Tensione vs. Compressione del calcestruzzo

Il calcestruzzo è stato utilizzato per l'edilizia sin dai tempi dei romani. È essenzialmente roccia artificiale, realizzata con una pasta di cemento e acqua per legare insieme un materiale solido come sabbia o ghiaia. Il cemento moderno è realizzato con cemento Portland, acqua, sabbia e roccia chiamata aggregato. È un materiale da costruzione versatile e resistente, utilizzato in strade, ponti, case, edifici commerciali e molti altri luoghi. Installato e curato correttamente, durerà per anni.

Il calcestruzzo ha un'enorme resistenza alla compressione, la capacità di sopportare pesi pesanti o forze su di esso. Inoltre guadagna forza invecchiando. Il calcestruzzo si solidificherà in poche ore e si indurirà o fisserà in pochi giorni, ma continua a guadagnare forza per almeno 28 giorni. Alcune strutture in cemento molto spesse, come le dighe, continueranno a guadagnare forza per mesi o anni.

Il calcestruzzo non ha quasi nessuna resistenza alla trazione, la capacità di resistere a pressioni o allungamenti. Metti una tavola tra due supporti e premi al centro. Si piegherà. La parte superiore della tavola è sotto compressione, la parte inferiore che si piega è sotto tensione. Il calcestruzzo può resistere alla compressione, ma si romperà sotto la tensione. Le crepe nel calcestruzzo su strade e lastre sono in gran parte dovute alla tensione; pesi diversi in aree diverse producono forze di trazione.

Il rapporto tensione / compressione per il calcestruzzo è di circa il 10-15 percento. Cioè, può sopportare circa 10 volte la forza di spinta o la compressione della forza di trazione o della tensione. Entrambi i punti di forza aumentano con l'età, ma il rapporto è costante. Il calcestruzzo di cemento Portland di meno di un anno ha una resistenza alla compressione di 1.000 libbre per pollice quadrato (psi) e una resistenza alla tensione di 200 psi. Il calcestruzzo di oltre un anno ha una psi di compressione di 2.000 libbre e una tensione di psi di 400.

Per dare resistenza alla trazione del calcestruzzo - per sostenere travi in ​​un ponte o edificio, ad esempio - viene aggiunto l'acciaio di rinforzo. L'acciaio ha una grande resistenza alla trazione; si piega senza rompersi. La combinazione produce la forza necessaria per travi di ponti, strade, muri di edifici e altre costruzioni. Una combinazione ancora più forte è il cemento precompresso. L'acciaio di rinforzo viene stirato o messo in tensione prima che il calcestruzzo venga versato attorno ad esso. Quando la tensione viene rilasciata, la tendenza dell'acciaio a ritornare alla sua forma non tesa aggiunge una tensione inversa che rinforza una trave o una trave di cemento.