kun tehdään tavallista valmisbetonia, seoksen suurimmat kiviainekset voivat vaihdella 1-1/2 tuumasta 3/8 tuuman kokoon ja puristusvahvuudet voivat olla jopa 10 000 psi. Hyvät sekoitukset ovat ”hyvin luokiteltuja”tarkoittaen, että suurimpien kiviainesten väliset tyhjiöt täytetään pienemmillä kiviaineksilla ja niin edelleen, kunnes on mahdollisimman vähän tyhjyyttä. Ultra-High Performance Betoni (UHPC) on kuin, paitsi että täyttämällä onteloita välillä aggregaattien kutsutaan ”hiukkaspakkaus.”Sri Sritharan, Wilkinson puheenjohtaja poikkitieteellinen Engineering Iowan valtionyliopiston Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering, Ames, Iowa, lisää, että hiukkaskoot UHPC pidetään hyvin pieni luoda tiheämpi matriisi, suurin koko enintään 600 mikronia (noin Koko, jos jyvän silikahiekkaa). Tämä auttaa lisäämään näiden sekoitusten vakiopuristuslujuutta yli 22 000 psi: n.
alussa sitä kutsuttiin reaktiiviseksi Pulveribetoniksi (RPG), mutta se muuttui 1990-luvun puolivälissä, kun se tuli tunnetuksi nimellä UHPC. Tämän tuotteen tutkimus sai alkunsa Tanskassa jo vuonna 1964 osana heidän pyrkimyksiään kehittää lujempia betoniseoksia. Heidän tutkimuksensa keskittyi erittäin tiheään hiukkaspakattuihin sekoituksiin, joissa on alhainen vesi / sementti-suhde, ja 1970-luvulla superplastisaattoreiden (Hrwr: n korkean kantaman veden Vähennyslaitteet) kehittäminen auttoi edelleen saavuttamaan matalat vesi/sementti-suhteet. Dominique Corvez, varapresidentti ja johtaja Ductal North America Lafarge, jonka pääkonttori Yhdysvalloissa on Chicagossa, Illinois, sanoo he alkoivat tarkastella tätä teknologiaa myös Ranskassa. Urakoitsijat kokeilivat sitä ensin, mutta LaFarge, yksi maailman suurimmista sementin tuottajista, kehitti UHPC-tuotteen, jota he kutsuivat nimellä ”Ductal” ja se on edelleen käytössä. Alussa jokainen erä tehtiin tyhjästä,mutta nykyään on olemassa useita kaupallisia tuottajia pakattujen kuivaseosten. LaFarge Holcim on yksi suurimmista tämän tuottajista.
Uhpc: n edut
puristuslujuus on tunnetuin tapa kuvata UHPC: tä. Kuten aiemmin todettiin, puristusvoimien odotetaan olevan 22,000-30,000 psi-alueella, jota pidetään UHPC: nä, mutta tutkimukset kovetetusta UHPC: stä korkeassa paineessa ja lämmössä ovat tuottaneet puristusvoimia jopa 116,000 psi: tä tähän mennessä. Mutta on muitakin ainutlaatuisia etuja.
- Suuri kimmokerroin (Moe), joka voi olla 7 500 ksi: n alueella
- suuri vetolujuus verrattuna normaaliin betoniin
- UHPC: llä on suuri sidoslujuus teräsvahvistukseen, mikä voi pienentää betonielementtien yhteen sitomiseen tarvittavan betonin kokoa
- se kestää erinomaisesti jäätymis-sulamiskiertoa ilman ilman kiinnittämistä lisäaineet
- rakenneosat voivat olla pienempiä ja kevyempiä kuin tavallisesta betonista valmistetut
- arkkitehdit voivat suunnitella ohuempia betonielementtejä, heidän työnsä arkkitehtonisen ulkonäön parantaminen
- se on hyvin tiheää materiaalia, jonka kapillaarihuokoset ovat poistuneet, mikä tekee siitä veden ja suolan läpäisemättömän ilman pinnan tiivistämistä
- sen kutistuminen on hyvin vähäistä ja sitä voidaan käyttää ei-kutistuvana laastina
- se siirtää uskollisesti jopa hienoimman Reliefin valetuista pinnoista, mikä johtaa ihanteellisempiin arkkitehtonisiin betonikappaleisiin
ainekset UHPC: n tavoitteena on tuottaa erittäin tiheää läpäisemätöntä betonia hiukkaspakkauksella—järjestämällä hiukkaskoot sekaan niin, että tyhjätilaa on mahdollisimman vähän hiukkasten välillä-hyvin matalassa w / c – suhdeympäristössä. Samanlainen itse lujittuva betoni (SCC), UHPC virtaavuus mitataan ”levitä” sijaan tuumaa lama. Levitä halkaisijat 12-20 tuumaa ovat yleisiä, joten se on helppo sijoittaa ja vahvistaa, Mikä on erittäin korkea lujuus ja hyvä kestävyys ympäristövahinkoja.
UHPC: lle on olemassa monia erilaisia sekoitemalleja, mutta niissä käytetään joitakin tai kaikkia alla olevia ainesosia:
- Sementtiä. Portlandsementtiä, jossa on hieman pidempi hydraatioprosessi, suositaan
- jauhettua kalkkikiveä. Käytetään hienona kiviaineksena
- hiekkaa. Suurin koko aggregaatti mix.
- Kvartsijauhe. Erittäin hienoksi jauhettua piidioksidia, josta saadaan elintärkeitä hiukkaskokoja
- lentotuhka. Sem-aine (additional sementitious material), joka auttaa myös hiukkasten pakkausprosessissa
- Piidioksidisumu. Sem, jonka hiukkaskoko on niinkin pieni kuin 1 mikron, joka auttaa tiivistämään sekoitusta.
- sekoitteet. Polykarboksylaatti superplasticizers (High Range Water Reducers), joita käytetään avustamaan sekoitus-ja sijoittamisprosessissa ja mahdollistamaan hyvin alhaiset w/c-suhteet
- kuidut. Erilaisia kuituja käytetään UHPC-sekoituksissa. Niitä ovat; teräs, lasikuitu, Poly vinyyliasetaatti (PVA), polypropeeni, ja muut. Kunkin määrä riippuu käytetystä materiaalista, mutta teräskuidut annostellaan tyypillisesti 2-3 tilavuusprosenttia seoksesta. Tämä vastaa 0,5-0,8 kuutiometriä kuitua ja kuidut ovat hyvin ohuita, yleensä 0,2 millimetriä halkaisijaltaan.
- vesi. Pieni määrä vettä, noin 0.2 vesi / sementti-suhde, vähentää kutistumista ja lisää betonin lujuutta
UHPC: n sekoittaminen
materiaalien hienouden vuoksi ja hyvin alhaisen w/c-suhteen sekoittaminen UHPC-seoksiin vaatii erikoislaitteita. Sritharan sanoo, että suurin osa UHPC: stä sekoitetaan rakennustyömailla suurilevikkisiin pannumiksereihin, mutta hän kertoo olleensa työmailla, joissa on käytetty erityisiä valmisrekkoja. UHPC: n sekoittaminen tyhjästä vaatii mukana olevan sekoitusprosessin, jotta kaikki hienojakoiset jauhemateriaalit voidaan jakaa oikein yhteen. Tämän seurauksena useimmat UHPC-rakennussovellukset käyttävät nykyään valmiiksi pussitettuja tuotteita. Tästä ja muista syistä alle 1-1 / 2 kuutiota sekoitetaan tyypillisesti kerralla.
lämpösuojaus
Sritharan sanoo, että UHPC: n altistaminen höyrysuojaukselle 194ºf: n lämpötiloilla kehittää korkeaa varhaista lujuutta. 48 tunnin höyrykäsittely mahdollistaa UHPC: n täyden lujuuden saavuttamisen nopeasti ja kun korkea paine otetaan käyttöön kohonneilla höyrylämpötiloilla, on mahdollista lisätä lujuutta vielä huomattavasti.
työmaahakemukset
UHPC on kallis valmistaa—paljon kalliimpi kuin tavalliset Betoniseokset ja ehkä juuri tästä syystä sen hyväksyminen on ollut hidasta. Mutta kun kaikki edut otetaan huomioon, se voi olla kustannustehokasta. Yhdysvalloissa infra-structure and bridge construction on tällä hetkellä suurin UHPC-käyttäjä, lähinnä betonielementtien liittämiseen yhteen. On tavallista tarjota 18 tuuman betoniteräksen päällekkäisyyksiä asianmukaiseen kiinnityspisteeseen, mutta UHPC-asennukset vaativat vain 9 tuumaa ylivoimaisen sidoslujuutensa vuoksi. Tämän seurauksena näiden liitostilojen betonipinta-ala on paljon pienempi ja ympäristöolosuhteet kestävät paremmin.
Sritharan sanoo Iowan liikenneministeriön tutkivan myös UHPC: n käyttöä siltakansien päällysmateriaalina. 1-1-1 / 2 tuuman paksu peitto voi tarjota lopullisen suojan sillan kansiin, koska ne eivät vaikuta suola, muut deicing yhdisteet tai jäätyä-sulata syklit.
Thin Architectural UHPC-Komposiittipaneelit
Kevin Gannon, Ra, Turtle Creekissä, Pennsylvaniassa sijaitsevan Taktl LLC: n ohjelmakehityksen johtaja, sanoo, että yksi heidän suurimmista ongelmistaan on erottaa arkkitehtoninen UHPC (a|UHPC) siviilirakenteisista valmissekoitustuotteista ja myös Taktl-tuotteet ruiskutetuista GFRC-tuotteista tai pursotetuista GFRC-tuotteista. A / UHPC käyttää vain ei-metallisia vahvistuskuituja ja sisältää usein jatkuvan verkon. UHPC-paneelien ohuuden vuoksi sekoitussuunnittelu ja valmistusmenetelmät suosivat taivutuslujuutta puristuslujuuden sijaan säilyttäen samalla kaikki uhpc: n kanssa odotetut kestävyystekijät. Suurin resurssi UHPC – materiaalivertailustandardeille on Federal Highway Administration, arkkitehdeillä on varmasti spesifikaatiohaasteita. Taktl on ottanut suuria edistysaskelia arkkitehtuuristen UHPC-julkisivusovellusten referenssistandardien ja-kriteerien laatimisessa. He keskittävät teknisen myynnin ja projektinhallinnan resurssinsa suunnittelijoiden kouluttamiseen ja urakoitsijoiden tukemiseen.. ”Kun he käyttävät tuotetta, he määrittelevät sen helposti muissa projekteissa”, hän lisää.
Taktl keskittyi alun perin monimutkaisiin ruiskuvalettuihin UHPC-valukappaleisiin, kertoo yhtiön suunnittelujohtaja Jason Flannery. Se oli seurausta heidän metallisesta ulkokaluste-ja sisustusbisneksestään. He alkoivat tarkastella betonia, koska miten sitä voitaisiin muotoilla julkisivuja varten. Hän sanoo, että he alkoivat valmistaa UHPC-julkisivupaneeleita vuonna 2010, mitä kukaan muu ei tehnyt Yhdysvalloissa. He tekivät kolme vuotta tutkimusta ja kehittivät laitteita. ”Päätimme jo varhaisessa vaiheessa kehittää uutta yritystä vertikaalisesti-tehdä talon kaikki työvaiheet muotin kehittämisestä ja rakentamisesta jatkuvan puoliautomaattisen valuprosessin innovointiin”, hän sanoo. Nykyään heidän ainoa liiketoimintansa on UHPC-arkkitehtuuribetoni ja heillä on 200 000 neliötä katon alla ja 150 työntekijää. Viime vuonna he tuottivat 1.5 miljoonaa neliöjalkaa julkisivuverhoilua, mukaan lukien sairaalat, museot, yliopistorakennukset ja sekakäyttöiset kerrostalot-joko kenttä, joka on asetettu sadesuojauskokoonpanoihin tai integroitu yksitasoitettuihin julkisivujärjestelmiin.
tohtori George Quercia, Taktl: n tutkimusjohtaja sanoo heidän tuottavan UHPC-verhoseinäpaneeleita, jotka ovat vain 5/8 tuumaa paksuja. Tämän paksuus on kaksi kerrosta mesh sekä lasikuitu vahvistaminen. Tyypilliset paneelikoot ovat 4 x 10 jalkaa, mutta ne voivat valaa jopa 5 x 12 kokoa ja sen sijaan, että ne muodostaisivat jokaisen paneelin, ne valavat ylikokoa ja trimmaavat ne kokoon betonisahoilla. Nämä paneelit voivat korvata 6 tuuman paksu normaali betoni verho seinä betonielementtien paneelit. Ohuet paneelit vähentävät kuljetuskustannuksia merkittävästi ja pidentävät taloudellisesti matkaa rakennusprojekteihin.
ARKKITEHTUURIVALUSSA on toinenkin etu UHPC: n kanssa—hienoksi yksityiskohtaiset muottipinnat siirretään uskollisesti valuun sekoituksen hyvin pienen kiviaines-ja tahnarakenteen vuoksi. Näin on mahdollista luoda yhä yksityiskohtaisempia muottipintoja, jotta saavutetaan upeampi ulkonäkö.
UHPC: n arvo
vaikka sitä pidetään uudenlaisena betonina eikä sillä ole juurikaan nimentunnistusta, on UHPC: llä monia etuja. Sen suuri vahvuus tarkoittaa sitä, että tavallisen betonin aikaansaamiseen tarvitaan vähemmän materiaalia. Tämä voi kääntää suunnittelun kevyempiä rakenteita alkaen niiden jalkineet. Vesi ja ympäristön olosuhteet, jotka lyhentävät elämää muunlaisten betonin on vähän vaikutusta UHPC koska sen läpäisemätön luonne, joka tarjoaa paljon pidempi koskematon elinikä. Tarrašokki saattaa aiheuttaa sen, ettet ajattele sitä uudelleen, mutta se olisi virhe. Kun kaikki otetaan huomioon, UHPC: n strateginen käyttö voi osoittautua edulliseksi.
