Модуль поверхности: Модуль поверхности бетона: особенности бетонных конструкций

Содержание

Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции)

Один из параметров, который оказывает существенное влияние на результат постройки — это модуль поверхности бетонной конструкции. Если рассчитать эту величину и учесть при возведении сооружения, то результат проявится в виде крепости и долговечности конструкции.

Содержание

1 Что это такое
- 1.1 Определение
- 1.2 Примеры расчета
2 Что с этим делать
- 2.1 Скорость нагрева и охлаждения
- 2.2 Выбор способа поддержания температуры
- 2.3 Распалубка
3 Обработка зимнего бетона
4 Смежное понятие
5 Заключение

Что это такое

Основной сезон ведения строительных работ — лето. В этот период погодные условия в максимальной степени располагают к заготовке растворов, установке опор, и т.д. Но поставленной цели не всегда удается добиться в срок, поэтому процесс возведения сооружений может затянуться до поздней осени или даже зимы.

Из-за снижения температуры воздуха процессы работы с цементным раствором усложняются. Необходимо рассчитать время, за которое жидкость в смеси начнет замерзать, и создать условия, чтобы бетон оформился и приобрел крепость быстрее, чем вода в нем замерзнет. С этой целью была введена рассматриваемая величина.

Модуль поверхности бетона — это величина, выраженная через частное площади поверхности конструкции, имеющей контакт с воздухом, и объема смеси.

Определение

Площадь и объем смеси вычисляются с применением формул сферы:

S = AB.
S общ. = S1+S2+S3+S4+S5+S6.
V = ABH.

Здесь приведены формулы для вычисления величин прямоугольного параллелепипеда, т.к. в большинстве случаев раствор закладывают в такую форму. Идеальный вариант с точки зрения времени остывания — сфера, но ее использование не оправдано другими обстоятельствами.

Единицы измерения, полученные в результате вычислений, представляют собой м-1 или 1/м. Происходит это по той причине, что площадь измеряется в м², а объем — в м³. Путем деления первого на второе получается, что единица измерения модуля поверхности бетона = м2/м3 = м2-3 = м-1 = 1/м.

В условиях реальности невозможно представить метр, выраженный в минус первой степени. Это значение изменяется в последующих вычислениях в более понятные единицы измерения согласно законами физики. Практического применения величина не имеет, но при ведении записей отчетов принято записывать все вычисления в полной форме.

Примеры расчета

Для лучшего понимания того, как работает формула модуля поверхности бетона, необходимо увидеть ее в действии. В качестве примера можно взять плитный фундамент с длиной 12 м, шириной 8 м и толщиной 20 см. Единицы измерения лучше сразу подогнать под один стандарт, превратив 20 см в 0,2 м.

Охлаждению подвержены в данной ситуации все поверхности фундамента кроме нижней, т.к. она соприкасается с основанием, обладающим достаточно высокой температурой для того, чтобы не брать эту сторону в расчет.

Вычисления бетонных элементов:

Вычислить площадь каждой из сторон:
- 8х0,2х2 = 3,2;
- 12х0,2х2 = 4,8;
- 12х8 = 96;
Найти сумму площадей: 96+3,2+4,8 = 104.
Вычислить объем поверхности: 8х12х0,2 = 19,2.
Вычислить значение модуля: 104/19,2 = 5,41(6).

Если речь идет о сложных элементах конструкции, то для вычисления значений их модулей существуют упрощенные формулы.

Некоторые из них представлены ниже:

Прямоугольные блоки и колонны = 2/A + 2/B.
Квадратные балки = 4/A.
Куб = 6/A.
Цилиндр = 2/R+2/H.

Что с этим делать

После того как необходимая величина вычислена, нужно правильно ее применить. От верного использования зависит, получится ли в результате строительства крепкое надежное здание.

Скорость нагрева и охлаждения

Чем меньше полученная величина, тем большим количеством трещин будет покрыт бетон, если вовремя не принять меры, которые заключаются в поддержании температуры на едином уровне и постепенном охлаждении.

Допустимая скорость охлаждения в зависимости от величины модуля:

меньше 4 м-1 — до 5°C в час;
от 5 до 10 м-1 — до 10°C в час;
более 10 м-1 — до 15°C в час включительно.

Для реализации условий постепенного снижения температуры достаточно использовать тепловые пушки или греющие кабели, которые оснащены функцией постепенного снижения силы нагрева. Пушка подойдет для любых значений модуля.

Выбор способа поддержания температуры

Существует несколько способов обеспечения постепенного охлаждения без использования электрических приборов. Уровень их эффективности зависит от значения модуля поверхности.

Если значение модуля не поднялось выше 6, то в качестве меры хватит простой плотной теплоизоляции. Достаточное количество тепла будет выделяться изнутри, во время застывания смеси. Такое значение позволит сэкономить на электричестве и общем времени работы.

Если модуль равен 6 или превышает это значение, то помогут справиться с недостатком теплоты несколько вариантов событий:

Разогревать раствор непосредственно перед укладкой в форму. Если смесь будет обладать высокой температурой, то получившийся бетон будет гораздо крепче, чем при стандартных условиях. Структура успеет устояться прежде, чем все остынет.
Вводить в раствор помимо основных компонентов специальные катализаторы, которые ускоряют процесс затвердевания бетона. Использование дополнительных средств повысит крепость конструкции и количество тепла, выделяемого внутренними процессами.
Другой вариант добавок, связанный со снижением уровня кристаллизации жидкости в застывающем растворе. Уровень теплоты не повышается, но бетон будет продолжать набирать крепость при температуре ниже 0°C.

Распалубка

Процесс снятия поддерживающих конструкций после приобретения бетоном начального уровня крепости в условиях низкой температуры отличается от стандартного. При снятии опалубки и теплоизоляции те поверхности, что были под прикрытием, сталкиваются с холодным воздухом, что может сказаться в дальнейшем на уровне их крепости.

Значение в данном случае имеет не только величина модуля, но и коэффициент армирования. Это значение определяет количество арматуры относительно массы бетона. Для определения достаточно сложить сечение каждого прута и разделить сумму на площадь верхней части бетонной плиты. Значение выражается в виде процентов.

Допустимы следующие перепады температур в разных условиях:

Если модуль не превышает значения 5 м-1, коэффициент армирования меньше 1%, то снимать опалубку стоит лишь при разнице в температуре бетона и воздуха менее 20°C.
При модуле меньше 5 м-1, но коэффициенте 1-3% допустимая разница повышается на 10°C.
Если арматуры много, коэффициент выше 3%, то ощутимых повреждений не будет, при снятии опалубки с разницей температур воздуха и раствора в 40°C.
При модуле поверхности выше 5 м-1 используются те же значения, но на 10°C выше:
- меньше 1% — 30°C;
- от 1% до 3% — 40°C;
- больше 3% — 50°C.

Обработка зимнего бетона

Работа с бетонной поверхностью, не достигшей полной крепости, в зимнее время имеет отличия от обработки летом или весной. Использование перфораторов и отбойных молотков в данной ситуации недопустимо, т.к. локальные воздействия вызовут трещины и нарушение структуры формирующегося бетона.

Создавать арки, выемки и подобные изменения формы следует заранее при помощи опалубки и дополнительных приспособлений. Тонкая обработка, создание мелких отверстий становится возможным при помощи алмазного бура, который не обеспечивает ударные действия.

Если есть необходимость в создании круглого отверстия, то в опалубку достаточно поместить пластиковую трубку, диаметр которой совпадает со значениями желаемой дыры.

Смежное понятие

Помимо уже введенных ранее понятий существует еще одна существенная величина, которая перекликается с модулем бетона, — модуль упругости (деформации). Установить значение можно путем проведения экспериментов с точными измерительными приборами.

Модуль может оказать влияние на крупные здания (с большим количеством этажей и малой площадью основания) и скорее играет ознакомительную роль, чем практическую. Величина упругости показывает, насколько сильно деформируется опора при воздействии на все здание механизмов или сильного ветра.

Заключение

При работе с бетоном в неподходящих условиях вводятся дополнительные величины, призванные учесть особенности новых факторов, оказывающих влияние на результат работы. Модуль поверхности бетона — одна из таких величин.

Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции в м2, м3) — что это такое

Что это такое

Содержание статьи:

1 Что это такое
- 1.1 Определение
- 1.2 Примеры расчета
2 Что с этим делать
- 2.1 Скорость нагрева и охлаждения
- 2.2 Выбор способа поддержания температуры
- 2.3 Распалубка
3 Обработка зимнего бетона
4 Смежное понятие
5 Заключение

Из-за снижения температуры воздуха процессы работы с цементным раствором усложняются. Необходимо рассчитать время, за которое жидкость в смеси начнет замерзать, и создать условия, чтобы бетон оформился и приобрел крепость быстрее, чем вода в нем замерзнет. С этой целью была введена рассматриваемая величина.

Определение

Площадь и объем смеси вычисляются с применением формул сферы:

Примеры расчета

Вычисления бетонных элементов:

8х0,2х2 = 3,2;
12х0,2х2 = 4,8;
12х8 = 96;

Найти сумму площадей: 96+3,2+4,8 = 104.
Вычислить объем поверхности: 8х12х0,2 = 19,2.
Вычислить значение модуля: 104/19,2 = 5,41(6).

Некоторые из них представлены ниже:

Что с этим делать

Скорость нагрева и охлаждения

Допустимая скорость охлаждения в зависимости от величины модуля:

меньше 4 м-1 — до 5°C в час;
от 5 до 10 м-1 — до 10°C в час;
более 10 м-1 — до 15°C в час включительно.

Выбор способа поддержания температуры

Распалубка

Допустимы следующие перепады температур в разных условиях:

меньше 1% — 30°C;
от 1% до 3% — 40°C;
больше 3% — 50°C.

Обработка зимнего бетона

Работа с бетонной поверхностью, не достигшей полной крепости, в зимнее время имеет отличия от обработки летом или весной. Использование перфораторов и отбойных молотков в данной ситуации недопустимо, т. к. локальные воздействия вызовут трещины и нарушение структуры формирующегося бетона.

Смежное понятие

Заключение

Источник

Измерение модуля упругости поверхностей мягких культур и трехмерных гидрогелей с помощью атомно-силовой микроскопии

Эванс, Н. Д. и Джентльмен, Э. Роль структуры материала и механических свойств во взаимодействиях клеток и матрикса. Дж. Матер. хим. B 2 , 2345–2356 (2014).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Engler, A.J., Sen, S., Sweeney, H.L. & Discher, D.E. Эластичность матрикса определяет спецификацию стволовых клеток. Cell 126 , 677–689 (2006).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Evans, N.D. et al. Жесткость субстрата влияет на ранние события дифференцировки в эмбриональных стволовых клетках. евро. Клетка. Матер. 18 , 1–14 (2009).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Кришнан, Р. и др. Жесткость субстрата способствует разрушению эндотелиального монослоя за счет усиления физических сил. утра. Дж. Физиол. Клеточная физиол. 300 , C146–C154 (2011 г.).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Маммото А., Маммото Т. и Ингбер Д. Э. Механочувствительные механизмы регуляции транскрипции. J. Cell Sci. 125 , 3061–3073 (2012).

КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

«>

Engler, A.J. et al. Myotubes оптимально дифференцируются на субстратах с тканеподобной жесткостью: патологические последствия для мягких или жестких микроокружений. Дж. Сотовый. биол. 166 , 877–887 (2004).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Уэллс, Р. Г. Роль жесткости матрикса в регуляции поведения клеток. Гепатология 47 , 1394–1400 (2008).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Левенталь, К. Р. и др. Сшивание матрикса вызывает прогрессирование опухоли за счет усиления передачи сигналов интегрина. Cell 139 , 891–906 (2009).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Мартин Л.Дж. и Бойд Н.Ф. Маммографическая плотность. Потенциальные механизмы риска рака молочной железы, связанные с маммографической плотностью: гипотезы, основанные на эпидемиологических данных. Рак молочной железы Res. 10 , 201–215 (2008).

Артикул
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Wei, S.C. et al. Жесткость матрикса управляет эпителиально-мезенхимальным переходом и метастазированием опухоли через путь механотрансдукции TWIST1-G3BP2. Нац. Клеточная биол. 17 , 678 (2015).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Баумгарт, Ф. Жесткость – неизвестный мир механики? Травмы 31 , 14–84 (2000).

Артикул

Google Scholar

Криг, М. и др. Механобиология на основе атомно-силовой микроскопии. Нац. Преподобный физ. 1 , 41–57 (2019).

Артикул

Google Scholar

Томпсон, Д. В. О росте и форме , изд. 1942 г. (издательство Кембриджского университета, 1917 г.).

Эмерман, Дж. Т. и Пителька, Д. Р. Поддержание и индукция морфологической дифференцировки диссоциированного эпителия молочной железы на плавающих коллагеновых мембранах. In Vitro 13 , 316–328 (1977).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Pelham, R. J. & Wang, Y. Передвижение клеток и фокальные спайки регулируются гибкостью субстрата. Проц. Натл акад. науч. США 94 , 13661–13665 (1997).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Discher, D.E., Janmey, P. & Wang, Y.L. Тканевые клетки чувствуют и реагируют на жесткость своего субстрата. Наука 310 , 1139–1143 (2005).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Foyt, D. A. et al. Гипоксия влияет на реакцию МСК человека на жесткость субстрата во время хондрогенной дифференцировки. Акта Биоматер. 15 , 73–83 (2019).

Артикул

Google Scholar

Чин М.Х.В., Норман М.Д.А., Джентльмен Э., Коппенс М.-О. & Day, RM. Интегрированное в гидрогель культуральное устройство для исследования активации Т-клеток с помощью физико-химических сигналов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 12 , 47355–47367 (2020).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Huebsch, N. et al. Использование опосредованных тракцией манипуляций с интерфейсом клетки/матрикса для управления судьбой стволовых клеток. Нац. Матер. 9 , 518–526 (2010).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Хетан, С. и др. Опосредованная деградацией клеточная тяга направляет судьбу стволовых клеток в ковалентно сшитых трехмерных гидрогелях. Нац. Матер. 12 , 458–465 (2013).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Blache, U., Stevens, M.M. & Gentleman, E. Использование секретируемого матрикса для создания тканей. Нац. Биомед. англ. 4 , 357–363 (2020).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Ferreira, S.A. et al. Двунаправленные взаимодействия клеток и перицеллюлярного матрикса определяют судьбу стволовых клеток. Нац. коммун. 9 , 4049 (2018).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Лебель, С., Маук, Р. Л. и Бердик, Дж. А. Локальное отложение зарождающегося белка и ремоделирование направляют механосенсорное восприятие и судьбу мезенхимальных стромальных клеток в трехмерных гидрогелях. Нац. Матер. 18 , 883–891 (2019).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Jowett, G.M. et al. ILC1 управляет ремоделированием кишечного эпителия и матрикса. Нац. Матер. 20 , 250–259 (2021).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Barriga, E.H., Franze, K., Charras, G. & Mayor, R. Жесткость тканей координирует морфогенез, вызывая коллективную миграцию клеток in vivo. Природа 554 , 523–527 (2018).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

«>

Gilbert, P. M. et al. Эластичность субстрата регулирует самообновление стволовых клеток скелетных мышц в культуре. Наука 329 , 1078–1081 (2010).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Макки, С. Т., Ласт, Дж. А., Рассел, П. и Мерфи, С. Дж. Измерение модуля Юнга в зависимости от вдавливания и растяжения для мягких биологических тканей. Ткань англ. Часть B Ред. 17 , 155–164 (2011).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Денисин А.К. и Прюитт Б.Л. Настройка диапазона жесткости полиакриламидного геля для применения в механобиологии. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 21893–21902 (2016 г.).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Прагер-Хуторский М. и др. Поляризация фибробластов представляет собой процесс, зависящий от жесткости матрикса, контролируемый механосенсорной фокальной адгезией. Нац. Клеточная биол. 13 , 1457–1465 (2011).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Trappmann, B. et al. Связывание внеклеточного матрикса регулирует судьбу стволовых клеток. Нац. Матер. 11 , 642–649 (2012).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Wen, J.H. et al. Взаимодействие жесткости матрикса и связывания белков при дифференцировке стволовых клеток. Нац. Матер. 13 , 979–987 (2014).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Ойен М.Л. Наноиндентирование биологических и биомиметических материалов. Экспл. Тех. 37 , 73–87 (2013).

Артикул

Google Scholar

Мегон, В., Рухпур, Н. и Готро, Дж. Э. Влияние поверхностной адгезии и неоднородности образца на многомасштабную механическую характеристику мягких биоматериалов. Науч. Респ. 8 , 6780 (2018).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Шульц, К.М. и Фурст, Э.М. Микрореология биоматериалов, гидрогелей. Мягкая материя 8 , 6198–6205 (2012).

Артикул
КАС

Google Scholar

Циманн Ф., Радлер Дж. и Сакманн Э. Локальные измерения вязкоупругих модулей запутанных актиновых сетей с использованием микрореометра с колеблющимися магнитными шариками. Биофиз. J. 66 , 2210–2216 (1994).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

«>

Кампас, О. и др. Количественная оценка механических сил, генерируемых клетками, в живых эмбриональных тканях. Нац. Методы 11 , 183–189 (2014).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Ван С. и Ларин К. В. Оптическая когерентная эластография для характеристики тканей: обзор. J. Биофотоника 8 , 279–302 (2015).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Scarcelli, G. & Yun, S.H. Конфокальная микроскопия Бриллюэна для трехмерной механической визуализации. Нац. Фотоника 2 , 39–43 (2007).

Артикул
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Ши, Ю., Глейзер, К. Дж., Венкатеш, С. К., Бен-Абрахам, Э. И. и Эхман, Р. Л. Возможность использования 3D-МР-эластографии для определения жесткости поджелудочной железы у здоровых добровольцев. Дж. Магн. Резон. Imaging 41 , 369–375 (2015).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Анвари, А., Дхьяни, М., Стивен, А.Е. и Самир, А.Е. Надежность оценок модуля упругости ткани при фолликулярных новообразованиях щитовидной железы с помощью поперечно-волновой эластографии. утра. Дж. Рентгенол. 206 , 609–616 (2016).

Артикул

Google Scholar

Шульц, К. М., Кибурц, К. А. и Ансет, К. С. Измерение динамических взаимодействий клеток и материала и ремоделирования во время трехмерной миграции мезенхимальных стволовых клеток человека в гидрогелях. Проц. Натл акад. науч. США 112 , E3757 (2015).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Йофе, А. Д. Физика поверхностей. Контемп. физ. 29 , 411–414 (1988).

Артикул

Google Scholar

Стонтон, Дж. Р., Досс, Б. Л., Линдсей, С. и Рос, Р. Сопоставление конфокальной микроскопии и атомно-силового вдавливания показывает, что метастатические раковые клетки становятся жесткими во время инвазии в матрикс коллагена I. Науч. Респ. 6 , 19686 (2016).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Rheinlaender, J. et al. Жесткость клеток коры не зависит от механики субстрата. Нац. Матер. 19 , 1019–1025 (2020).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Саймон К. Р. Механика . (Аддисон-Уэсли, 1971).

Loebel, C. et al. Метаболическая маркировка для исследования пространственно-временного накопления матрикса на границе хондроцитов и гидрогеля. Доп. Функц. Матер. 30 , 1909802 (2020).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Димитриадис, Э. К., Хоркей, Ф., Мареска, Дж., Качар, Б. и Чедвик, Р. С. Определение модулей упругости тонких слоев мягкого материала с использованием атомно-силового микроскопа. Биофиз. J. 82 , 2798–2810 (2002).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Селби А., Мальдонадо-Кодина К. и Дерби Б. Влияние толщины образца на наноиндентирование гидрогелей: измерение механических свойств мягких контактных линз. Дж. Мех. Поведение Биомед. Матер. 35 , 144–156 (2014).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Юнг Ю. Г., Лоун Б. Р., Мартынюк М., Хуанг Х. и Ху Х. З. Оценка модуля упругости и твердости тонких пленок методом наноиндентирования. Дж. Матер. Рез. 19 , 3076–3080 (2004).

Артикул
КАС

Google Scholar

Сирги Л., Понти Дж., Брогги Ф. и Росси Ф. Исследование эластичности и адгезии живых клеток с помощью атомно-силовой микроскопии. евро. Биофиз. J. 37 , 935–945 (2008).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Buxboim, A., Rajagopal, K., Brown, A.E. & Discher, D.E. Насколько глубоко чувствуют клетки: методы для тонких гелей. J. Phys. Конденс. Иметь значение. 22 , 194116 (2010).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Tusan, C.G. et al. Коллективное поведение клеток при механочувствительном измерении толщины подложки. Биофиз. J. 114 , 2743–2755 (2018).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Лин, Д. К. и Хоркей, Ф. Наномеханика полимерных гелей и биологических тканей: критический обзор аналитических подходов в режиме Герца и за его пределами. Soft Matter 4 , 669–682 (2008).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Каррильо, Ф. и др. Наноиндентирование полидиметилсилоксановых эластомеров: влияние сшивания, работы адгезии и жидкой среды на модуль упругости. Дж. Матер. Рез. 20 , 2820–2830 (2005).

Артикул
КАС

Google Scholar

Гарсия, П. Д., Герреро, С. Р. и Гарсия, Р. Нанореология живых клеток, измеренная с помощью кривых сила-расстояние на основе АСМ. Nanoscale 12 , 9133–9143 (2020).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Ефремов Ю.М., Окадзима Т. и Раман А. Измерение вязкоупругости мягких биологических образцов с помощью атомно-силовой микроскопии. Soft Matter 16 , 64–81 (2020).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Gautier, H. O. B. et al. в Методы клеточной биологии Vol. 125 211–235 (Академическое издательство, 2015).

Flory, PJ Принципы химии полимеров (Cornell University Press, 1953).

Offeddu, G.S., Axpe, E., Harley, B.A.C. & Oyen, M.L. Взаимосвязь между проницаемостью и диффузионной способностью в гидрогелях полиэтиленгликоля. AIP Adv 8 , 105006 (2018).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

«>

Ойен М.Л. Наноиндентирование гидратированных материалов и тканей. Курс. мнение Твердотельный материал. науч. 19 , 317–323 (2015).

Артикул

Google Scholar

Сэдер, Дж. Э., Чон, Дж. В. М. и Малвейни, П. Калибровка прямоугольных кантилеверов атомно-силового микроскопа. Rev. Sci. Инструм. 70 , 3967–3969 (1999).

Артикул
КАС

Google Scholar

Кливленд Дж. П., Манн С., Бочек Д. и Хансма П. К. Неразрушающий метод определения жесткости кантилеверов для сканирующей силовой микроскопии. Rev.Sci. Инструм. 64 , 403–405 (1993).

Артикул
КАС

Google Scholar

Тории А., Сасаки М., Хане К. и Окума С. Метод определения жесткости кантилеверов для атомно-силовой микроскопии. Изм. науч. Технол. 7 , 179–184 (1996).

Артикул
КАС

Google Scholar

Гибсон, С. Т., Уотсон, Г. С. и Мира, С. Определение пружинных констант зондов для силовой микроскопии/спектроскопии. Нанотехнологии 7 , 259–262 (1996).

Артикул

Google Scholar

Гейтс, Р. С. и Рейтсма, М. Г. Точная калибровка константы пружины кантилевера атомно-силового микроскопа с использованием эталонного массива кантилеверов. Rev.Sci. Инструм. 78 , 086101 (2007).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Хаттер, Дж. Л. и Беххофер, Дж. Калибровка наконечников атомно-силового микроскопа. Rev. Sci. Инструм 64 , 1868–1873 (1993).

Артикул
КАС

Google Scholar

«>

Паласио, М.Л.Б. и Бхушан, Б. Методы калибровки нормальной и боковой силы для кантилеверов АСМ. Крит. Преподобный твердотельный материал. науч. 35 , 73–104 (2010).

Артикул
КАС

Google Scholar

Schillers, H. et al. Стандартизированная процедура наномеханической атомно-силовой микроскопии (SNAP) для измерения мягких и биологических образцов. Науч. Респ. 7 , 5117 (2017).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Ойен М.Л. и Кук Р.Ф. Практическое руководство по анализу данных наноиндентирования. Дж. Мех. Поведение Биомед. Матер. 2 , 396–407 (2009).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Оливер, В. К. и Фарр, Г. М. Усовершенствованный метод определения твердости и модуля упругости с использованием экспериментов по вдавливанию с измерением нагрузки и смещения. Дж. Матер. Рез. 7 , 1564–1583 (1992).

Артикул
КАС

Google Scholar

Кон, Дж. К. и Эбенштейн, Д. М. Устранение ошибок адгезии при наноиндентировании податливых полимеров и гидрогелей. Дж. Мех. Поведение Биомед. Матер. 20 , 316–326 (2013).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Li, M., Liu, L., Xi, N. & Wang, Y. Наноразмерный мониторинг действия лекарств на клеточную мембрану с помощью атомно-силовой микроскопии. Акта Фармакол. Грех. 36 , 769–782 (2015).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

McCracken, K.W., Howell, J.C., Wells, J.M. & Spence, J.R. Создание кишечной ткани человека из плюрипотентных стволовых клеток in vitro. Нац. протокол 6 , 1920–1928 (2014).

Артикул

Google Scholar

Це, Дж. Р. и Энглер, А. Дж. Подготовка гидрогелевых подложек с регулируемыми механическими свойствами. Курс. протокол Биол стволовых клеток. 47 , 16.10.11–16.10.16 (2010).

Google Scholar

Shu, X.Z., Liu, Y., Luo, Y., Roberts, M.C. & Prestwich, G.D. Дисульфидные сшитые гиалуроновые гидрогели. Биомакромолекулы 3 , 1304–1311 (2002).

Артикул
КАС
пабмед

Google Scholar

Ferreira, S.A. et al. Соседние клетки подавляют сигналы трехмерного гидрогелевого матрикса, вызывая покой МСК человека. Биоматериалы 176 , 13–23 (2018).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

«>

Клоксин А. М., Каско А. М., Салинас С. Н. и Ансет К. С. Фоторазлагаемые гидрогели для динамической настройки физических и химических свойств. Наука 324 , 59 (2009).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Lutolf, M. P. et al. Синтетические матричные гидрогели, чувствительные к металлопротеиназе, для проведения регенерации тканей: инженерные характеристики клеточной инвазии. Проц. Натл акад. науч. США 100 , 5413 (2003).

Артикул
КАС
пабмед
ПабМед Центральный

Google Scholar

Burnham, N. A. et al. Сравнение методов калибровки кантилеверов атомно-силовой микроскопии. Нанотехнологии 14 , 1–6 (2003).

Артикул
КАС

Google Scholar

Каин, Л. и др. Калибровка коллоидных зондов с помощью атомно-силовой микроскопии для микромеханической оценки. Дж. Мех. Поведение Биомед. Матер. 85 , 225–236 (2018).

Артикул
пабмед

Google Scholar

Чигизола М., Пуричелли Л., Беллон Л. и Подеста А. Большие коллоидные зонды для атомно-силовой микроскопии: вопросы изготовления и калибровки. Дж. Мол. Признать. 34 , e2879 (2020).

ПабМед

Google Scholar

Батт Х. Дж. и Яшке М. Расчет теплового шума в атомно-силовой микроскопии. Нанотехнологии 6 , 1–7 (1995).

Артикул

Google Scholar

Модуль упругости — Pavement Interactive

Модуль упругости иногда называют модулем Юнга в честь Томаса Юнга, опубликовавшего эту концепцию еще в 1807 году. Модуль упругости (E) может быть определен для любого твердого материала и представляет собой постоянное соотношение напряжения и деформации. (жесткость):

Материал является эластичным, если он способен возвращаться к своей первоначальной форме или размеру сразу после растяжения или сжатия. Почти все материалы в той или иной степени эластичны, если приложенная нагрузка не приводит к их необратимой деформации. Таким образом, «гибкость» любого объекта или конструкции зависит от его модуля упругости и геометрической формы.

Модуль упругости материала — это, по сути, наклон его графика напряжение-деформация в диапазоне упругости (как показано на рисунке 1). На рис. 2 показана кривая зависимости напряжения от деформации для стали. Начальный прямолинейный участок кривой представляет собой диапазон упругости стали. Если материал нагружен до любого значения напряжения в этой части кривой, он вернется к своей первоначальной форме. Таким образом, модуль упругости представляет собой наклон этой части кривой и равен примерно 207 000 МПа (30 000 000 фунтов на квадратный дюйм) для стали. Важно помнить, что мера модуля упругости материала не является мерой прочности . Прочность — это напряжение, необходимое для разрушения или разрыва материала (как показано на рис. 1), тогда как эластичность — это мера того, насколько хорошо материал возвращается к своей первоначальной форме и размеру.

Рис. 1. График напряжение-деформация, показывающий диапазон упругости

Рис. 2. Пример графика напряжение-деформация для стали

Номенклатура и символы

Номенклатура и символы из 1993 AASHTO Руководство обычно используется для обозначения модулей дорожного покрытия. Например:

E _AC = модуль упругости асфальтобетона

E _BS = модуль упругости базового слоя

E _SB = модуль упругости подстилающего слоя

M _R (или E _SG ) = модуль упругости грунта дорожного полотна (земляного полотна) (используется взаимозаменяемо)

Чувствительность модуля к напряжению

Изменения нагрузки могут сильно повлиять на модуль упругости.