Napięcie vs. Kompresja betonu

Beton był używany do budowy od czasów rzymskich. Zasadniczo jest to sztuczna skała, wykonana z pasty cementowej i wodnej, która łączy ze sobą jakiś stały materiał, taki jak piasek lub żwir. Nowoczesny beton wykonany jest z cementu portlandzkiego, wody, piasku i niektórych skał zwanych kruszywem. Jest to wszechstronny i trwały materiał budowlany, stosowany w jezdniach, mostach, domach, budynkach komercyjnych i wielu innych miejscach. Prawidłowo zainstalowany i wyleczony przetrwa lata.

Beton ma ogromną wytrzymałość na ściskanie, jest w stanie wytrzymać duże obciążenia lub siły. Z wiekiem zyskuje także na sile. Beton zestali się w ciągu kilku godzin i stwardnieje lub zestali w ciągu kilku dni, ale nadal zyskuje wytrzymałość przez co najmniej 28 dni. Niektóre bardzo grube konstrukcje betonowe, takie jak tamy, będą nadal zyskiwać wytrzymałość przez miesiące lub lata.

Beton prawie nie ma wytrzymałości na rozciąganie, jest w stanie wytrzymać nacisk lub rozciąganie. Umieść deskę między dwoma podporami i naciśnij środek. Ugnie się. Górna część płyty jest ściskana, a dolne, które się wygina, jest naprężone. Beton może wytrzymać ściskanie, ale pęknie pod wpływem napięcia. Pęknięcia betonu na drogach i płytach są w dużej mierze spowodowane napięciem; różne ciężary w różnych obszarach wytwarzają siły rozciągające.

Współczynnik naprężenia do ściskania betonu wynosi około 10 do 15 procent. Oznacza to, że może wytrzymać około 10-krotność siły pchającej lub ściskającej siłę lub naprężenie ciągnące. Obie siły rosną wraz z wiekiem, ale stosunek jest stały. Beton portlandzki z cementem mniejszym niż rok ma wytrzymałość na ściskanie 1000 funtów na cal kwadratowy (psi) i wytrzymałość na rozciąganie 200 psi. Beton, który ma ponad rok, ma psi kompresyjny 2000 funtów i psi rozciągający 400.

Aby nadać betonowi wytrzymałość na rozciąganie - na przykład do podparcia belek w moście lub budynku - dodano stal zbrojeniową. Stal ma dużą wytrzymałość na rozciąganie; wygina się bez zerwania. Połączenie wytwarza siłę potrzebną do dźwigarów mostowych, jezdni, ścian budynków i innych konstrukcji. Jeszcze mocniejszą kombinacją jest beton sprężony. Stal zbrojeniowa jest rozciągana lub naprężana przed wylaniem betonu wokół niej. Kiedy napięcie zostaje zwolnione, tendencja stali do powrotu do swojej nierozciągniętej formy dodaje odwrotne napięcie, które wzmacnia belkę betonową lub dźwigar.