UHPC otwiera drzwi do nowych pomysłów i ekscytujących możliwości przeprojektowania budynków. Poniżej podsumowano niektóre prace badawcze dotyczące wykorzystania UHPC w proponowanych konstrukcjach hybrydowych.
Zastosowanie UHPC z polimerem wzmocnionym włóknem szklanym (GFRP) to proponowana koncepcja hybrydowa, która zainspirowała wielu najnowocześniejszych badaczy. Elmahdy i in. [85] badali eksperymentalnie innowacyjny projekt wykorzystujący UHPC w belkach mieszanych. Część belki to pusta skrzynka z GRP. Na górze zastosowano cienką osłonę z UHPC, która przenosi naprężenia ściskające.
W dolnej części zastosowano arkusze stali lub polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (SFRP/CFRP), aby wytrzymać naprężenia rozciągające. Te różne materiały są łączone ze sobą za pomocą złączy na kołki ścinane i kleju epoksydowego, aby zapewnić odpowiednie połączenie między nimi. Badania pokazują, że dodanie wysokowydajnych materiałów, takich jak UHPC, znacznie poprawia zdolność mieszania belek.
Chen i El-Hacha zbadali inną belkę hybrydową o tej samej konstrukcji o przekroju pustym z GFRP pod statycznym obciążeniem zginającym. Badania dowodzą, że UHPC ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia większej wytrzymałości przy mniejszej masie i mniejszych elementach konstrukcyjnych. Ponadto Iskander i in. zbadali hybrydowe sekcje pustaków UHPC-GFRP z podstawą płytową SFRP lub CFRP, aby przeanalizować przyczyny uszkodzeń pod wpływem sił ścinających. Badania pokazują, że awaria jest częściowo spowodowana projektem orientacji włókien w obszarach narożnych tej belki hybrydowej.
Wielu badaczy badało inny pomysł hybrydowy, łączący UHPC ze zwykłym betonem jako materiał konstrukcyjny lub naprawczy. Jako materiał budowlany, firmy Hakeem i Azad & Hakeem zbadały zachowanie konstrukcyjne trzech różnych koncepcji jednokierunkowo usztywnionych prefabrykowanych elementów stropowych odlewanych ze zwykłego betonu UHPC wykonanych w różnych formach konstrukcyjnych, takich jak: (i) Elementy z warstwą UHPC w dolnej płaszczyźnie rozciągania próbki podłoża i belek UHPC ze zwykłego betonu; (ii) elementy wzmocnione prefabrykowanymi prętami odkształconymi UHPC. Koncepcję wykorzystania pałeczek UHPC wprowadzili Azad i Hakeem. Pręty stalowe UHPC umieszczono w hybrydowej formie konstrukcyjnej przed wylaniem zwykłego betonu. Pręty UHPC utwardzano termicznie w temperaturze 900°C przez 48 godzin, aby przyspieszyć utwardzanie i rozwój wytrzymałości. Ostateczna próbka hybrydy wzmocniona dwoma prętami UHPC 50 × 50 mm; (iii) hybrydowa jednostka pusta z warstwami UHPC odlanymi na powierzchni górnej i dolnej.
Pęknięcia zmęczeniowe zaobserwowano w wielu ortotropowych mostach stalowych na całym świecie, na przykład: most Severn w Anglii, most Sintal w Niemczech, most Westgate w Australii, Leverkusen w Niemczech Moribashi. Wielu badaczy badało ten problem zmęczenia, aby poprawić ich wydajność.
Jednym z najbardziej oczekiwanych rozwiązań przeciwdziałających temu zmęczeniu jest zastosowanie nakładki UHPC jako nawierzchni pomostu zamiast nawierzchni surowej. Badano reakcję zmęczeniową okładzin UHPC przy użyciu ortotropowego pomostu stalowego. Badania wykazały, że pokrycia UHPC mogą znacznie zmniejszyć wielkość naprężeń po stronie pokładu. Ponadto zbadano zachowanie zginania poprzecznego płyty kompozytowej stal-UHPC pod wpływem momentów zginających. Badania wykazały, że pokrycia UHPC mają znaczący wpływ na ostateczną nośność tarasów.
Beton nowej generacji (UHPC) oferuje zdumiewający poziom jakości, jakiego nigdy wcześniej nie można było sobie wyobrazić. Po dokładnym zapoznaniu się z tematem doszedłem do następujących wniosków:
1. Oczywiste jest, że większość badaczy podkreśla, że właściwości mechaniczne i środowiskowe UHPC przekraczają wszelkie oczekiwania, tworząc potencjał do szerszych zastosowań w budownictwie.
2. Właściwości mechaniczne betonu nowej generacji są znacznie lepsze niż betonu konwencjonalnego. Te niezrównane wartości są funkcją stosunku wody do spoiwa, bardzo drobnego proszku, zoptymalizowanego upakowania cząstek, metody utwardzania i wzmocnienia mikrostruktury.
3. Dzięki tej technologii można budować konstrukcje, które są lżejsze, większe lub mają większą rozpiętość niż zwykle projektuje się. Jego wyjątkowa urabialność pozwala na wylewanie nowego betonu o nieregularnych lub bardzo wydłużonych kształtach, tworząc konstrukcje o estetycznym wyglądzie lub niezwykłym wykończeniu.
4. Jednakże zastosowanie UHPC w budownictwie jest ograniczone, ponieważ w większości zastosowań zastąpienie konwencjonalnego betonu nie jest opłacalne z następujących powodów:
A. Czynnik ekonomiczny objawiający się wysokim kosztem i brakiem dostępności niektórych materiałów składowych. Na przykład włókna stalowe mogą kosztować więcej niż inne materiały matrycowe razem wzięte.
B. Niektóre aspekty techniczne, takie jak ograniczone specyfikacje projektowe oraz złożone techniki produkcji i utwardzania.
C. Negatywny wpływ produkcji cementu na środowisko, gdyż ilość cementu potrzebnego do produkcji UHPC jest około dwukrotnie większa niż w przypadku tradycyjnego betonu.
5. Jednym z zaleceń dotyczących promowania UHPC w budownictwie jest zbadanie alternatywnych materiałów, które mogłyby zastąpić drogie materiały kompozytowe UHPC. Zamiast cementu portlandzkiego i pyłu krzemionkowego zaleca się stosowanie materiałów odpadowych o właściwościach żelujących, które posiadają następujące zalety:
A. Obniż koszty produkcji betonu,
B. Uczyń beton bardziej przyjaznym dla środowiska poprzez redukcję emisji odpadów i gazów przy produkcji cementu,
C. Popraw jednorodność i gęstość betonu, aby uzyskać lepszą wytrzymałość i trwałość.
