Fachlexikon für Putze & Beschichtungen

Elastizitätsmodul, E-Modul

Messung des dynamischen E-Moduls über Schalllaufzeiten

Der Elastizitätsmodul (kurz E-Modul) ist eine physikalische Materialkenngröße aus der Werkstofftechnik, die den Zusammenhang zwischen der Spannung und der Dehnung eines Baustoffs bei mechanischer Beanspruchung bzw. Verformung beschreibt. Ermittelt wird der E-Modul über die Steigung der Geraden im linear elastischen Bereich eines Spannungs-Dehnungsdiagramms. Je größer der Zahlenwert des E-Moduls ist, umso größer ist der Widerstand, den der Baustoff seiner Verformung entgegensetzt. Die Angabe des so ermittelten statischen E-Moduls erfolgt üblicherweise in N/mm2 (= MPa) als Quotient aus gemessener Kraft und Querschnittsfläche. Ein Baustoff mit hohem E-Modul (z. B. Stahl > 200.000 N/mm2 bzw. Beton 20.000 – 60.000 N/mm2) ist also steifer als ein Baustoff mit niedrigem E-Modul (z. B. Gummi 30 – 50 N/mm2).
Für Werkstoffe, die bereits bei geringen Krafteinwirkungen keinen linearen Zusammenhang zwischen Spannung und Verformung aufweisen, ist die Bestimmung des statischen E-Moduls fehlerhaft. Durch das Anlegen von periodischen, oszillierenden Belastungsänderungen auf einen Prüfkörper, bei dem die Verformungen der Probe möglichst klein gehalten werden, kann der sogenannte dynamische E-Modul ermittelt werden. Da das Material durch die Schwingungen keinerlei Strukturänderungen erfährt, entspricht der dynamische E-Modul der Steigung der Tangente im Nullpunkt des Spannungs-Dehnungs-Diagramms (Tangentenursprungsmodul). Der dynamische E-Modul stellt somit eine echte Werkstoffkenngröße dar und ist besonders für die Charakterisierung von Baustoffeigenschaften und deren Veränderungen durch äußere Einflüsse geeignet. Für die Prüfung des dynamischen E-Moduls eines Materials werden Ultraschallgeräte eingesetzt (Arbeitsbereich zwischen z. B. 10 kHz und 1 MHz).
Der dynamische E -Modul ist üblicherweise höher als der statische Wert. Je höher der absolute E-Modul, desto kleiner ist insgesamt der Unterschied zwischen statischem und dynamischem Wert. Für Mörtel und Beton ist der dynamische E-Modul ca. 25% größer als der statische Wert.
Bei Putzen ist im Wesentlichen der E-Modul-Unterschied von mineralischen und pastösen dispersionsgebundenen Putzen zu differenzieren. Erstere sind starrer und zeigen somit höhere Werte als Letztere. Der Elastizitätsmodul des Putzes sollte neben der Druckfestigkeit und Trockenrohdichte an den Untergrund angepasst sein.

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