Dynamiczny współczynnik sprężystości

Zgodnie z brytyjskimi „Zaleceniami CP 110: 1972” zależność między tymi obydwoma współczynnikami wyrażonymi w GN/m² ma postać E_c = 12,5’E_d -19, gdzie przez E_c i E_d oznaczono odpowiednio współczynniki statyczny i dynamiczny. Równość ta nie dotyczy betonów zawierających lekkie kruszywo lub zawierających więcej cementu niż 500 kg/m⁸ (program uprawnienia budowlane na komputer).

Typową zależność między dynamicznym współczynnikiem sprężystości, zmierzonym za pośrednictwem drgań poprzecznych betonowych próbek walcowych, a ich wytrzymałością na ściskanie. Na zależność tę nie wpływa stopień napowietrzenia, metoda pielęgnacji, warunki przeprowadzania próby ani rodzaj użytego cementu (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Dynamiczny współczynnik sprężystości można także określić na podstawie prędkości rozchodzenia się fal ultradźwiękowych.  Tak wyznaczony dynamiczny współczynnik sprężystości jest zależny od współczynnika Poissona, który zazwyczaj nie jest dokładnie znany. Zmiana wartości współczynnika Poissona z 0,16 na 0,25 zmniejsza obliczony współczynnik sprężystości o ok. 11%. Określanie dynamicznego współczynnika sprężystości na podstawie pomiaru prędkości fal nie jest pewne i przeważanie nie jest zalecane (uprawnienia budowlane).

Stosunek odkształceń poprzecznych, które towarzyszą przyłożonym odkształceniom podłużnym, do odkształceń podłużnych, zwany jest współczynnikiem Poissona i występuje w projektowaniu i analizie licznych typów konstrukcji. Współczynnik Poissona betonu zmienia się w granicach 0,11-0,21 (na ogół 0,15-0,20), jeśli określać go na podstawie statycznego pomiaru odkształceń, zarówno w przypadku betonu zwykłego, jak i betonu lekkiego. Badania dynamiczne dają wartość wyższą, tj. średnio ok. 0,24 (program egzamin ustny). Współczynnik Poissona można także wyznaczyć na podstawie znajomości współczynnika sprężystości E, określonego za pomocą przepuszczania drgań podłużnych lub poprzecznych, oraz znajomości współczynnika sztywności G, (współczynnika odkształcenia postaciowego), określanego zazwyczaj na podstawie częstotliwości rezonansowej drgań skrętnych.

Utrata wody

Wyznaczone tą metodą wartości są zawarte między wynikami z pomiarów bezpośrednich i wynikami z badań dynamicznych. Brak jest wiarygodnych informacji o zmianach wartości współczynnika Poissona z wiekiem, wytrzymałością lub innymi właściwościami betonu. Na ogół przypuszcza się, że współczynnik Poissona ma niższą wartość w betonach o wysokiej wytrzymałości (opinie o programie).

Przy dużych obciążeniach współczynnik Poissona wzrasta gwałtownie wskutek pojawienia się rys wewnątrz próbki. W tym przypadku mamy już jednak do czynienia z pozornym współczynnikiem Poissona, ponieważ materiału próbki nie można obecnie uważać za ośrodek ciągły. Znajduje to swoje odbicie w zmianie odkształceń objętościowych.

Jeszcze mniej jest wiadomości o współczynniku Poissona przy obciążeniu długotrwałym. Ogólnie biorąc współczynnik Poissona nie ulega zmianom, co wskazuje na to, że podłużne i poprzeczne odkształcenia przy pełzaniu pozostają w takim samym stosunku, jak i odpowiednie odkształcenia sprężyste. Oznacza to, że z postępem pełzania objętość betonu maleje. Przy długotrwałym ściskaniu wieloosiowym współczynnik Poissona przy pełzaniu ma mniejsze wartości, tj. 0,09-0,17 (segregator aktów prawnych).

Przy omawianiu przebiegu hydratacji cementu wspomniano o związanych z nią zmianach objętości. Najistotniejszą zmianą jest zmniejszanie się objętości układu cement plus woda. Będąc w stanie plastycznym zaczyn cementowy ulega skurczowi objętościowemu, którego wielkość jest rzędu 1% całkowitej objętości suchego cementu. Taka zmiana objętości nosi nazwę skurczu plastycznego (promocja 3 w 1). Utrata wody skutkiem wyparowania z powierzchni betonu lub też skutkiem zassania wody przez suchy, głębiej znajdujący się beton, zwiększa skurcz plastyczny i może prowadzić do zarysowania powierzchni, chociaż pękanie takie następuje czasem również i wtedy, kiedy parowanie jest niemożliwe. Jednak całkowite zabezpieczenie przed parowaniem, wykonane od razu po zabetonowaniu, eliminuje pękanie.