Co to jest UHPC?
UH w UHPC to skrót od wyrażenia (Ultra-High), które odnosi się do najwyższego poziomu
Słowo P (Performance) oznacza wydajność i skuteczność
C oznacza beton
UHPC oznacza „beton o ultrawysokiej wytrzymałości”
Jak silny jest UHPC?
Ponieważ UHPC jest betonem o ultrawysokiej wydajności, jak wysoka może być jego wydajność? Sądząc po głównych właściwościach betonu na ściskanie, wytrzymałość na ściskanie zwykłego betonu wynosi około 15Mpa-30Mpa, podczas gdy wytrzymałość na ściskanie surówki, która jest bardzo twarda w codziennym życiu, wynosi zazwyczaj 200Mpa. Mówi się, że UHPC ma najwyższą wytrzymałość na ściskanie, ale może osiągnąć obraz 810Mpa. Można powiedzieć, że zwykły beton to „piątka szumowin” przed UHPC.
„Wysokość” ultrawysokiego betonu (UHPC) to nie tylko pojedyncza zdolność do ściskania.
„Trzy szczyty” UHPC
„Beton ultrawysokowartościowy” znany jest głównie ze swoich „trzech zalet”: wysokiej wytrzymałości, dużej trwałości i wysokiej urabialności.
„wysoka wytrzymałość”
Jak wspomniano powyżej, maksymalna wytrzymałość na ściskanie UHPC może osiągnąć 810Mpa. Ponieważ poziom procesu w każdym kraju jest zupełnie inny, UHPC wymaga również minimalnej wytrzymałości na ściskanie powyżej 150 Mpa, wytrzymałości na ścinanie ponad 25 Mpa oraz wysokiej izolacji termicznej i wysokiej wodoodporności, delikatnej tekstury, która w zasadzie może izolować wszystkie szkodliwe głoska bezdźwięczna. Można powiedzieć, że jest to słup z białego jadeitu podtrzymujący niebo, fioletowo-złota belka podtrzymująca morze i niezależnie niosąca niebo.
„Wysoka trwałość”
Tradycyjny beton nieuchronnie ma wiele luk. W przypadku wysokich lub niskich temperatur, ciągłego deszczu lub silnego nasłonecznienia, szczeliny ulegną dalszemu powiększeniu, a żywotność ulegnie skróceniu. Sam UHPC w zasadzie nie ma luk. Nawet jeśli niewielkie szczeliny są spowodowane siłami zewnętrznymi, UHPC ma również cudowną zdolność samoleczenia.
UHPC po raz pierwszy zastosowano w budowie mostów w celu zmniejszenia ciężaru własnego konstrukcji oraz poprawy żywotności i trwałości konstrukcji. Żywotność może osiągnąć ponad 100 lat.
„Wysoka urabialność”
W przeciwieństwie do tradycyjnego betonu, który jest „gruby, nieporęczny, gruby i ciężki”, UHPC opiera się na jego silnych właściwościach fizycznych, aby konstrukcja była niezwykle lekka i miała silną estetykę wizualną. Dzięki doskonałej wydajności projektanci mogą realizować swoją dziką wyobraźnię.
UHPC charakteryzuje się dużą gęstością, wysokim wykończeniem powierzchni, delikatną teksturą oraz ciepłym i przypominającym jadeit wyglądem. Zwykły beton jest całkowicie szorstki przed UHPC. Co więcej, ultraniska porowatość sprawia, że UHPC jest mniej podatne na zanieczyszczenie, co ułatwia czyszczenie i konserwację.
Dlaczego UHPC jest tak potężny?
Tradycyjny beton zazwyczaj wytwarza się z cementu, domieszek, piasku i żwiru, wody i innych składników w określonej proporcji. Po wymieszaniu i pewnym utwardzeniu powstaje materiał kompozytowy na bazie cementu, składający się głównie z kruszywa (piasku i żwiru) oraz zaczynu cementowego. Jednakże właściwości fizyczne i mechaniczne tradycyjnych kruszyw betonowych i zaczynu cementowego są zupełnie inne, co ograniczają głównie następujące trzy aspekty:
Po pierwsze, w wyniku rozszerzalności cieplnej i kurczenia się wody w zaczynie cementowym w wysokich lub niskich temperaturach, pomiędzy kruszywem a zaczynem cementowym w naturalny sposób pojawią się szczeliny.
Po drugie, twardość kruszywa składającego się głównie z piasku i żwiru nie jest wysoka, a duża objętość spowoduje dalsze powiększenie pęknięć pod wpływem siły zewnętrznej. Ogólnie rzecz biorąc, im większa objętość kruszywa, tym większe są pęknięcia.
Po trzecie, proces mieszania tradycyjnego betonu jest szorstki, dlatego kruszywa nośne w zaczynie cementowym nie są równomiernie rozmieszczone, a porowatość jest stosunkowo duża, co znacznie zmniejsza wytrzymałość betonu na ściskanie.
To sprawia, że tradycyjny beton jest bardzo kruchy, ma słabą odporność na ściskanie i niską trwałość. Wytrzymałość na ciśnienie wynosi tylko 20Mpa-30Mpa.
• Aby poprawić właściwości betonu, zaczynamy głównie od następujących trzech punktów:
1. W miarę możliwości zmniejszyć zawartość wilgoci w betonie.
2. Poszukaj mniejszych i twardszych materiałów jako kruszyw.
3. Zmniejsz porowatość i ujednolić rozkład kruszywa, mediów itp.
„Środek redukujący wodę zmniejsza zawartość wilgoci”
„Ultradrobny proszek poprawia gęstość”
W latach 70. Duńczycy znacznie poprawili wytrzymałość betonu, dodając do betonu środki zmniejszające ilość wody i ultradrobne proszki. Domieszki uwodniające znacznie zmniejszają zawartość wilgoci w betonie. Ultradrobny proszek dodawany jest do składników betonu jako domieszka. Poprzez odpowiednie wymieszanie może skutecznie zmniejszyć szczeliny pomiędzy kruszywami, zminimalizować jakość mieszanego powietrza i poprawić gęstość materiału.
Beton poddany powyższej obróbce nazywany jest HPC (beton o wysokiej wytrzymałości). Teoretycznie odporność na ściskanie HPC może osiągnąć wytrzymałość 120MPA (może wytrzymać 120 ton siły na metr kwadratowy).
„Środek redukujący wodę zmniejsza zawartość wilgoci”
„Ultradrobny proszek poprawia gęstość”
W latach 70. Duńczycy znacznie poprawili wytrzymałość betonu, dodając do betonu środki zmniejszające ilość wody i ultradrobne proszki. Domieszki uwodniające znacznie zmniejszają zawartość wilgoci w betonie. Ultradrobny proszek dodawany jest do składników betonu jako domieszka. Poprzez odpowiednie wymieszanie może skutecznie zmniejszyć szczeliny pomiędzy kruszywami, zminimalizować jakość mieszanego powietrza i poprawić gęstość materiału.
Beton poddany powyższej obróbce nazywany jest HPC (beton o wysokiej wytrzymałości). Teoretycznie odporność na ściskanie HPC może osiągnąć wytrzymałość 120MPA (może wytrzymać 120 ton siły na metr kwadratowy).
„Włókno stalowe zwiększa wytrzymałość”
„Aktywny proszek poprawia fuzję”
Około lat 90-tych XX wieku jako domieszki do betonu stosowano aktywne proszki mineralne, takie jak pył krzemionkowy i proszek mineralny. W miejsce tradycyjnych grubych kruszyw zaczęto stosować ultradrobne włókna stalowe, a w celu wyeliminowania wewnętrznych defektów materiału dodano ultradrobne proszki aktywne. spaść do najniższego poziomu. Włókno stalowe ma większą wytrzymałość i mniejszą objętość. Aktywne proszki mineralne, takie jak pył krzemionkowy i proszek mineralny, mogą chemicznie osiągnąć wyższy stopień stopienia pomiędzy materiałami. Po długotrwałej konserwacji w środowisku o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu beton może być mikroskopowo optymalny pod względem konstrukcyjnym. Nawet drobne pęknięcia w materiale mogą powoli zagoić się pod wpływem aktywnego proszku mineralnego.
„Formowanie pod wysokim ciśnieniem”
„Konserwacja w wysokiej temperaturze”
Ponieważ aktywny proszek mineralny odgrywa wiodącą rolę w całym procesie, beton obecnie nazywany jest reaktywnym betonem proszkowym RPC (Reactive Poeder Concrete). Ten rodzaj betonu może już mieć bardzo wysokie właściwości fizyczne i jest również nazywany UHPC.
Ogólnie rzecz biorąc, RPC (reaktywny beton proszkowy) można podzielić na dwa poziomy w zależności od różnych warunków utwardzania. Po utwardzaniu przez około 3 dni w temperaturze 20 stopni -90 stopni, wytrzymałość na ściskanie RPC może osiągnąć 200 MPA (siła może wytrzymać 200 ton na metr kwadratowy). ), ten rodzaj betonu nazywa się PRC200. Jeśli RPC jest formowany pod wysokim ciśnieniem (porowatość UHPC jest niższa pod wysokim ciśnieniem) i utwardzany w temperaturze 250 stopni -400 stopni, wytrzymałość na ściskanie RPC może osiągnąć 500MPA-800MPA. Ten rodzaj betonu nazywa się PRC800.
Istnieją ogromne różnice w poziomie rzemiosła oraz nauki i technologii pomiędzy krajami, a także istnieją duże różnice w standardach oceny UHPC pomiędzy krajami. Ogólnie rzecz biorąc, beton o wytrzymałości na ściskanie przekraczającej 150 MPA można nazwać betonem ultrawysokowartościowym (UHPC).
„Względne ograniczenia UHPC”
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli UHPC chce osiągnąć stosunkowo wysoką wytrzymałość, jako warunek konieczny wymaga pewnego utwardzania termicznego w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Z drugiej strony włókna stalowe mają tendencję do aglomeracji podczas procesu mieszania, co wymaga profesjonalnego sprzętu mieszającego na dużą skalę. Te warunki konstrukcyjne są w zasadzie trudne do osiągnięcia w przypadku wylewania na miejscu. Prowadzi to również do tego, że większość UHPC to części prefabrykowane, które należy przygotować wcześniej w fabryce, a koszt będzie bardzo wysoki.
Utalentowany architekt Rudy Ricciot1 tak skomentował kiedyś UHPC (beton o ultrawysokiej wydajności): „Nie wiemy, jak daleko zaprowadzi nas ten materiał, ale z pewnością możemy razem zmienić świat”. Rzeczywiście, siła technologii jest bardziej jak most prowadzący projektantów do królestwa kreatywności.
