wanneer normaal kant-en-klare beton wordt gemaakt, kunnen de grootste aggregaten in de mix variëren van 1-1/2 inch tot 3/8th van een inch in grootte met druksterkten die kunnen oplopen tot 10.000 psi. Goede mixen zijn “goed gesorteerd” wat betekent dat de holtes tussen de grootste aggregaten worden gevuld met kleinere aggregaten en ga zo maar door tot er de minste hoeveelheid lege ruimte mogelijk is. Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is zo, behalve dat het vullen van de holtes tussen aggregaten wordt aangeduid als “particle packing.”Sri Sritharan, de Wilkinson Chair of Interdisciplinary Engineering bij Iowa State University’ s Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering, Ames, Iowa, voegt toe dat deeltjesgroottes voor UHPC worden gehouden zeer klein om een meer dichte matrix, de grootste grootte niet meer dan 600 Micron (ongeveer de grootte als een korrel van silica zand) te creëren. Dit helpt bij het verhogen van de standaard druksterkte van deze mixen van meer dan 22.000 psi.
in het begin werd het Reactive Powder Concrete (RPG) genoemd, maar dat veranderde halverwege de jaren negentig toen het bekend werd als UHPC. Het onderzoek naar dit product is al in 1964 in Denemarken ontstaan als onderdeel van hun inspanningen om betonmixen met een hogere sterkte te ontwikkelen. Hun onderzoek richtte zich op zeer dichte deeltjes verpakte mixen met lage water/cement verhoudingen en in de jaren 1970 de ontwikkeling van superplasticizers (High Range Water Reducers van HRWR) verder geholpen om lage water/cement verhoudingen te bereiken. Dominique Corvez, vicepresident en hoofd van Ductal North America voor Lafarge, wiens hoofdkwartier in de VS in Chicago, Illinois ligt, zegt dat ze ook in Frankrijk naar deze technologie begonnen te kijken. Aannemers experimenteerden er eerst mee, maar LaFarge, een van ‘ s werelds grootste cementproducenten, ontwikkelde een UHPC-product dat ze “Ductal” noemden en dat vandaag de dag nog steeds in gebruik is. In het begin werd elke partij vanaf nul gemaakt, maar vandaag zijn er verschillende commerciële producenten van verpakte droge mixen. LaFarge Holcim is een van de grootste producenten hiervan.
voordelen van UHPC
druksterkte is de meest erkende manier om UHPC te karakteriseren. Zoals eerder vermeld, worden de druksterktes verwacht in het 22.000 tot 30.000 psi-bereik te worden beschouwd als UHPC, maar studies van uitgeharde UHPC onder hoge druk en warmte hebben tot op heden druksterktes zo hoog als 116.000 psi geproduceerd. Maar er zijn ook andere unieke voordelen.
- Hoge elasticiteitsmodulus (MOE) die kan 7.500 ksi bereik
- Hoge treksterkte in vergelijking met normaal beton
- UHPC heeft een hoge hechtsterkte op staal treksterkte en dit kan verminderen de grootte van een concrete plaatsing nodig is om een band betonnen elementen samen
- Het heeft een uitstekende weerstand tegen bevriezen-ontdooien fietsen zonder de noodzaak voor air entraining hulpstoffen
- Structurele elementen kleiner en lichter in gewicht in vergelijking met die met normaal beton
- Architecten kunnen design dunner beton elementen,
- het is een zeer dicht materiaal met capillaire poriën geëlimineerd waardoor het ondoordringbaar is voor water en zout penetratie Zonder afdichting van het oppervlak
- het heeft een zeer lage krimp en kan worden gebruikt als een niet-krimpende specie
- het transporteert getrouw zelfs het fijnste reliëf van gegoten oppervlakken, wat resulteert in meer ideale architectonische betonstukken
ingrediënten het doel van UHPC is om zeer dicht ondoordringbaar beton te produceren door deeltjesverpakking—rangschikken deeltjesgrootte in de mix zodat er minimale lege ruimte is tussen deeltjes-in een zeer lage w/c Verhouding omgeving. Vergelijkbaar met self-consoliderende beton( SCC), UHPC vloeibaarheid wordt gemeten in “spread” in plaats van inches van inzinking. Spreiddiameters van 12-20 inch zijn gebruikelijk, waardoor het gemakkelijk te plaatsen en te consolideren, wat resulteert in een zeer hoge sterkte en goede weerstand tegen milieuschade.
er zijn veel verschillende mengontwerpen voor UHPC, maar ze zullen enkele of alle onderstaande ingrediënten gebruiken:
- Cement. Portlandcement met een iets langer hydratatieproces heeft de voorkeur
- gemalen kalksteen. Gebruikt als fijn aggregaat
- zand. De grootste grootte aggregaat in de mix.
- Kwartspoeder. Zeer fijngemalen silica dat wordt gebruikt om vitale deeltjesgroottes
- vliegas te leveren. Een aanvullend cementhoudend materiaal (sem) dat ook helpt bij het verpakken van deeltjes
- Kiezeldamp. Een SEM met deeltjesgrootte zo weinig als 1 micron om te helpen verdichten de mix.
- mengsels. Polycarboxylaat superplasticizers (High Range Water Reducers) die worden gebruikt om te helpen bij het mengen en plaatsen proces en waardoor zeer lage w/c verhoudingen mogelijk
- vezels. Een reeks vezels worden gebruikt in UHPC-mixen. Ze omvatten; staal, glasvezel, polyvinylacetaat (PVA), polypropyleen, en anderen. De hoeveelheid van elk hangt af van het gebruikte materiaal, maar staalvezels worden meestal gedoseerd 2% tot 3% van het volume van het mengsel. Dit komt overeen met 0,5 tot 0,8 kubieke voet vezel en de vezels zijn zeer dun, meestal 0,2 millimeter in diameter.
- Water. De lage hoeveelheid water, ongeveer een 0.2 water / cement verhouding, vermindert krimp en verhoogt de sterkte van het beton
menging UHPC
vanwege de fijnheid van de materialen en de zeer lage w/c Verhouding mengen UHPC mengsels vereist speciale apparatuur. Sritharan zegt dat de meeste UHPC wordt gemengd op bouwplaatsen met hoge-shear pan mixers, maar hij zegt dat hij is geweest op sites waar speciale kant-en-klare vrachtwagens werden gebruikt. Het mengen van UHPC vanaf het begin vereist een betrokken mengproces om alle fijne poedermaterialen goed samen te verdelen. Als gevolg hiervan gebruiken de meeste UHPC-bouwtoepassingen vandaag de dag voorverpakte producten. Om deze en andere redenen minder dan 1-1 / 2 kubieke yards wordt meestal gemengd in een keer.
Warmteharding
Sritharan zegt dat het onderwerpen van UHPC aan stoomharding bij temperaturen in het bereik van 194ºF een hoge vroege sterkte ontwikkelt. Stoomuitharding gedurende 48 uur zorgt ervoor dat UHPC snel zijn volle sterkte bereikt en wanneer hoge druk wordt ingevoerd met verhoogde stoomtemperaturen is het mogelijk om de sterkte nog veel meer te verhogen.
toepassingen op bouwplaatsen
UHPC is duur om te maken—veel hoger dan standaard betonmixen en misschien is dit de reden waarom de acceptatie ervan traag verloopt. Maar wanneer alle voordelen worden beschouwd kan het kosteneffectief zijn. In de VS is infra-structuur en brugconstructie momenteel de grootste UHPC-gebruiker, meestal voor het verbinden van prefab brugelementen met elkaar. Het is gebruikelijk om 18 inch versterkende bar overlappingen te bieden voor een goede verankering, maar UHPC-installaties vereisen slechts 9 inch vanwege de superieure hechtsterkte. Als gevolg hiervan is de betonnen yardage voor deze knooppunten veel minder en is er een grotere weerstand tegen omgevingsomstandigheden.Sritharan zegt dat het Iowa Department of Transportation ook onderzoek doet naar het gebruik van UHPC als overlay materiaal voor brugdekken. Een 1 tot 1-1/2 inch dikke overlay kan ultieme bescherming bieden voor brugdekken, omdat ze niet worden beïnvloed door zout, andere ontdooiingsverbindingen of vriesontdooicycli.
dunne architecturale UHPC-composietpanelen
Kevin Gannon, RA, de directeur van programmaontwikkeling voor Taktl LLC gevestigd in Turtle Creek, Pennsylvania, zegt dat een van hun grootste problemen het onderscheid is tussen Architectural UHPC (a|UHPC) van civieltechnische kant-en-klare mixproducten en ook Taktl-producten van ingespoten GFRC of geëxtrudeerde GFRC-producten. A / UHPC gebruikt alleen niet-metalen versterkende vezels en omvat vaak continu gaas. Vanwege de dunheid van UHPC-panelen geven het mengontwerp en de productiemethoden de voorkeur aan buigsterkte boven druksterkte, terwijl alle duurzaamheidsfactoren die met UHPC worden verwacht, behouden blijven. Met de grootste bron voor UHPC material reference standards is de Federal Highway Administration, architecten zijn gebonden aan specificatie uitdagingen. Taktl heeft grote vooruitgang geboekt bij het vaststellen van de referentiestandaarden en-criteria voor architectonische UHPC-geveltoepassingen. Zij richten hun technische verkoop-en projectmanagementmiddelen op het opleiden van ontwerpers en ondersteunende aannemers.. “Zodra ze het product gebruiken, geven ze het gemakkelijk aan op andere projecten”, voegt hij toe.Taktl richtte zich oorspronkelijk op complexe geà njecteerde UHPC-gietstukken, zegt Jason Flannery, de design Director van bedrijven. Het was een uitvloeisel van hun metalen outdoor armatuur en inrichting bedrijf. Ze begonnen te kijken naar beton vanwege hoe het kon worden gevormd voor gevels. Hij zegt dat ze begonnen met de productie van UHPC gevelpanelen in 2010, iets wat niemand anders deed in de VS. Ze deden drie jaar onderzoek en ontwikkelden apparatuur. “We hebben al vroeg besloten om het nieuwe bedrijf verticaal te ontwikkelen—elke fase van het werk in huis te doen, van matrijsontwikkeling en-constructie tot het innoveren van een continu semi-automatisch gietproces”, zegt hij. Vandaag de dag is hun enige bedrijf UHPC architectural concrete en ze hebben een 200.000 vierkante meter onder het dak met 150 werknemers. Vorig jaar produceerden ze 1.5 miljoen vierkante meter gevelbekleding, waaronder ziekenhuizen, musea, universiteitsgebouwen en hoogbouw voor gemengd gebruik-ofwel veld geplaatst in regenschermbekledingen, of geïntegreerd in unitized gevelsystemen.Dr. George Quercia, Taktl ‘ s Research Director zegt dat ze UHPC gordijnwandpanelen produceren die slechts 5/8 inch dik zijn. Binnen deze dikte zijn twee lagen van gaas en glasvezelversterking. Typische Paneel maten zijn 4 x 10 voet, maar ze kunnen gegoten tot 5 x 12 maten en in plaats van het vormen van elk paneel ze gegoten overmaat en trim ze op maat met betonzagen. Deze panelen kunnen 6-inch dikke normale betonnen vliesgevel prefab panelen vervangen. De dunne panelen verlagen de transportkosten aanzienlijk en verlengen de afstand tot bouwprojecten economisch.
er is nog een voordeel aan Architecturaal gieten met UHPC—fijn gedetailleerde matrijsoppervlakken worden getrouw overgebracht naar het gieten vanwege de zeer kleine aggregaten en de pasta structuur van het mengsel. Dit maakt het mogelijk om steeds meer gedetailleerde matrijsoppervlakken te creëren om een meer verbluffende uitstraling te bereiken.
de waarde van UHPC
hoewel het als een nieuw soort beton wordt beschouwd en niet veel naamherkenning heeft, heeft UHPC vele voordelen. Zijn grote kracht betekent dat er minder materiaal nodig is om te bereiken wat regelmatig beton doet. Dit kan vertalen naar engineering lichtere structuren te beginnen met hun funderingen. Water-en omgevingsomstandigheden die de levensduur van andere soorten beton verkorten, hebben vanwege de ondoordringbare aard weinig effect op UHPC, waardoor een veel langere, ongerepte levensduur wordt verkregen. Sticker shock kan ervoor zorgen dat u niet om het een tweede gedachte te geven, maar dat zou een vergissing zijn. Wanneer alles in aanmerking wordt genomen, kan strategisch gebruik van UHPC een koopje blijken te zijn.
PMC »
