Beton ultra-performant

când se fabrică betonul gata preparat normal, cele mai mari agregate din amestec pot varia de la 1-1/2 inci până la 3/8ths de un inch în dimensiune, cu rezistențe la compresiune care pot fi la fel de mari ca 10.000 psi. Amestecurile bune sunt „bine clasificate”, ceea ce înseamnă că golurile dintre cele mai mari agregate sunt umplute cu agregate mai mici și așa mai departe pe linie până când există cea mai mică cantitate de spațiu gol posibil. Betonul ultra-performant (UHPC) este așa, cu excepția faptului că umplerea golurilor dintre agregate este denumită „ambalarea particulelor.”Sri Sritharan, Catedra de inginerie interdisciplinară Wilkinson de la Departamentul de inginerie civilă, construcții și mediu al Universității de Stat din Iowa, Ames, Iowa, adaugă că dimensiunile particulelor pentru UHPC sunt păstrate foarte mici pentru a crea o matrice mai densă, cea mai mare dimensiune care nu depășește 600 Microni (aproximativ dimensiunea unui bob de nisip de siliciu). Acest lucru ajută la creșterea rezistenței standard la compresiune a acestor amestecuri de peste 22.000 psi.

la început a fost numit beton pulbere reactivă (RPG), dar care sa schimbat la mijlocul anilor nouăzeci, când a devenit cunoscut sub numele de UHPC. Cercetările privind acest produs au provenit din Danemarca încă din 1964, ca parte a efortului lor de a dezvolta amestecuri de beton cu rezistență mai mare. Cercetările lor s-au concentrat pe amestecuri foarte dense de particule cu raporturi scăzute de apă/ciment, iar în anii 1970 dezvoltarea superplasticizatoarelor (reductoare de apă cu rază mare de acțiune ale HRWR) a contribuit în continuare la atingerea raporturilor scăzute de apă/ciment. Dominique Corvez, vicepreședinte și șef al ductal America de Nord pentru Lafarge, al cărui sediu în SUA se află în Chicago, Illinois, spune că au început să se uite la această tehnologie și în Franța. Contractorii au experimentat mai întâi, dar LaFarge, unul dintre cei mai mari producători de ciment din lume, a dezvoltat un produs UHPC pe care l-au numit „Ductal” și este încă în uz astăzi. La început fiecare lot a fost făcut de la zero, dar astăzi există mai mulți producători comerciali de amestecuri uscate ambalate. Lafarge Holcim este unul dintre cei mai mari producători de acest lucru.

avantajele uhpc

rezistența la compresiune este cel mai recunoscut mod de a caracteriza UHPC. După cum sa menționat anterior, se așteaptă ca rezistențele la compresiune să fie în intervalul 22,000 până la 30,000 psi să fie considerate UHPC, dar studiile de cercetare ale uhpc vindecate sub presiune ridicată și căldură au produs rezistențe la compresiune până la 116,000 psi până în prezent. Dar există și alte avantaje unice.

• modul ridicat de elasticitate (MOE), care poate fi în intervalul de 7.500 ksi
• rezistență ridicată la tracțiune în comparație cu betonul normal
• UHPC are o rezistență ridicată la lipirea armăturii din oțel și acest lucru poate reduce dimensiunea unei plasări de beton necesare pentru a lega elementele de beton împreună
• are o rezistență excelentă la ciclarea îngheț-dezgheț fără a fi nevoie de aditivi de antrenare a aerului
• elementele structurale pot fi mai mici și mai ușoare în comparație cu cele realizate cu beton normal
• arhitecții pot proiecta elemente de beton mai subțiri, îmbunătățirea aspectului arhitectural al muncii lor
• este un material foarte dens, cu pori capilari eliminați, făcându-l impermeabil la pătrunderea apei și a sării fără a sigila suprafața
• are o contracție foarte scăzută și poate fi folosit ca mortar non—contractabil
• transferă cu fidelitate chiar și cea mai bună ușurare de pe suprafețele turnate, rezultând bucăți de beton arhitectural mai ideale

ingrediente scopul UHPC este produceți beton impermeabil foarte dens prin ambalarea particulelor-aranjarea dimensiunilor particulelor în amestec, astfel încât să existe un spațiu minim gol între particule—într-un mediu cu raport w/c foarte scăzut. Similar cu betonul auto-consolidat (SCC), fluiditatea UHPC este măsurată în „răspândire”, mai degrabă decât în centimetri de criză. Diametrele răspândite de 12-20 inci sunt comune, facilitând amplasarea și consolidarea, rezultând o rezistență foarte mare și o bună rezistență la daunele aduse mediului.

există multe modele diferite de mix pentru UHPC, dar vor folosi unele sau toate ingredientele de mai jos:

• ciment. Cimentul Portland cu un proces de hidratare puțin mai lung este preferat
• calcar măcinat. Folosit ca un agregat fin
• nisip. Cel mai mare agregat de dimensiuni din amestec.
• pulbere de cuarț. Silice foarte fin măcinată, care este utilizată pentru a oferi dimensiuni vitale ale particulelor
• cenușă zburătoare. Un material suplimentar pe bază de ciment (SEM), care ajută, de asemenea, cu procesul de ambalare a particulelor
• dioxid de siliciu fum. Un SEM cu dimensiuni de particule cât mai puțin de 1 micron pentru a ajuta la densificarea amestecului.
• amestecuri. Superplasticizatoare policarboxilate (reductoare de apă cu rază mare de acțiune) care sunt utilizate pentru a ajuta la procesul de amestecare și plasare și pentru a face posibile raporturi w/c foarte scăzute
• fibre. O serie de fibre sunt utilizate în amestecurile UHPC. Acestea includ; oțel, fibră de sticlă, acetat de vinil Poli (PVA), polipropilenă și altele. Cantitatea fiecăruia depinde de materialul utilizat, dar fibrele de oțel sunt de obicei dozate de la 2% la 3% în volum din amestec. Aceasta corespunde la 0,5 până la 0,8 metri cubi de fibre, iar fibrele sunt foarte subțiri, de obicei cu diametrul de 0,2 milimetri.
• apă. Cantitatea mică de apă, aproximativ 0.2 raportul apă / ciment, reduce contracția și crește rezistența betonului

amestecarea UHPC

datorită fineții materialelor și raportului foarte scăzut w/c amestecarea amestecurilor uhpc necesită echipamente speciale. Sritharan spune că majoritatea UHPC este amestecată pe șantierele de construcții cu mixere de înaltă forfecare, dar spune că a fost pe site-uri unde au fost folosite camioane speciale. Amestecarea UHPC de la zero necesită un proces de amestecare implicat pentru a distribui în mod corespunzător toate materialele de pulbere fină împreună. Drept urmare, majoritatea aplicațiilor de construcție UHPC folosesc astăzi produse pre-ambalate. Din acest motiv și din alte motive, mai puțin de 1-1/2 metri cubi este de obicei amestecat la un moment dat.

întărire termică

Sritharan spune că supunerea UHPC la întărirea cu abur cu temperaturi în intervalul 194 de la 7QF dezvoltă o rezistență timpurie ridicată. Întărirea cu abur timp de 48 de ore permite UHPC să-și atingă rapid puterea maximă și atunci când este introdusă o presiune ridicată cu temperaturi ridicate ale aburului, este posibil să crească foarte mult rezistența și mai mult.

aplicații de șantier

UHPC este costisitor de realizat—mult mai mare decât amestecurile de beton standard și poate acesta este motivul pentru care acceptarea sa a fost lentă. Dar atunci când toate beneficiile sunt considerate poate fi rentabilă. În SUA, construcția de infra-structuri și poduri este în prezent cel mai mare utilizator UHPC, mai ales pentru conectarea elementelor de pod prefabricate împreună. Este obișnuit să oferiți suprapuneri de bare de armare de 18 inci pentru ancorarea corectă, dar instalațiile UHPC necesită doar 9 inci datorită rezistenței sale superioare de legătură. Ca urmare, șantierul de beton pentru aceste spații de joncțiune este mult mai mic și există o rezistență mai mare la condițiile ambientale.

Sritharan spune că Departamentul de transport din Iowa cercetează, de asemenea, utilizarea UHPC ca material de suprapunere pentru punțile de pod. O suprapunere groasă de 1 până la 1-1 / 2 inch poate furniza o protecție finală pentru punțile de pod, deoarece acestea nu sunt afectate de sare, alți compuși de degivrare sau cicluri de îngheț-dezgheț.

Thin Architectural Uhpc Composite Panels

Kevin Gannon, RA, directorul de dezvoltare a programului pentru Taktl LLC situat în Turtle Creek, Pennsylvania, spune că una dintre cele mai mari probleme ale lor este diferențierea Uhpc arhitecturală (a|UHPC) de produsele mixte pregătite pentru inginerie civilă și, de asemenea, produsele Taktl de la produsele GFRC pulverizate sau produse GFRC extrudate. A / UHPC utilizează numai fibre de armare nemetalice și include adesea plasă continuă. Datorită subțirii panourilor UHPC, designul amestecului și metodele de fabricație favorizează rezistența la încovoiere față de rezistența la compresiune, păstrând în același timp toți factorii de durabilitate așteptați cu UHPC. Cu cea mai mare resursă pentru standardele de referință materiale UHPC fiind Administrația Federală a autostrăzilor, arhitecții sunt obligați să aibă provocări de specificație. Taktl a făcut pași mari în ceea ce privește stabilirea standardelor și criteriilor de referință pentru aplicațiile arhitecturale de fațadă uhpc. Ei își concentrează resursele tehnice de vânzări și management de proiect pe educarea proiectanților și sprijinirea contractanților.. „Odată ce folosesc produsul, îl specifică cu ușurință pe alte proiecte”, adaugă el.

Taktl s-a concentrat inițial pe piese turnate uhpc injectate complexe, spune Jason Flannery, directorul de proiectare al companiilor. A fost o creștere a activității lor metalice de fixare și mobilier în aer liber. Au început să se uite la beton din cauza modului în care ar putea fi modelat pentru fațade. El spune că au început să producă panouri de fațadă UHPC în 2010, lucru pe care nimeni altcineva nu îl făcea în SUA. Au petrecut trei ani făcând cercetări și dezvoltând echipamente. „Am decis din timp să dezvoltăm noua companie pe verticală-să facem fiecare fază a lucrărilor în casă, de la dezvoltarea și construcția mucegaiului până la inovarea unui proces continuu de turnare semi-automată”, spune el. Astăzi, singura lor afacere este betonul arhitectural uhpc și au 200.000 de metri pătrați sub acoperiș cu 150 de angajați. Anul trecut au produs 1.5 milioane de metri pătrați de placare fa-uri, inclusiv spitale, muzee, clădiri universitare și clădiri înalte cu utilizare mixtă-fie stabilite în ansambluri de placare cu ecran de ploaie, fie integrate în sisteme unificate fa – uri.

Dr. George Quercia, directorul de Cercetare al Taktl, spune că produc panouri de perete cortină UHPC care au o grosime de numai 5/8 inci. În această grosime se află două straturi de plasă, precum și armătură din fibră de sticlă. Dimensiunile tipice ale panoului sunt de 4 x 10 picioare, dar pot arunca până la 5 x 12 dimensiuni și, în loc să formeze fiecare panou, aruncă supradimensionat și le taie la dimensiuni cu ferăstraie de beton. Aceste panouri pot înlocui panourile prefabricate de perete cortină din beton cu grosimea de 6 inci. Panourile subțiri reduc semnificativ costurile de transport și extind economic distanța față de proiectele de construcție.

există un alt avantaj pentru turnarea arhitecturală cu UHPC—suprafețele de mucegai fin detaliate sunt transferate fidel la turnare datorită agregatelor foarte mici și structurii de pastă a amestecului. Acest lucru face posibilă crearea unor suprafețe de mucegai din ce în ce mai detaliate pentru a obține un aspect mai uimitor.

valoarea UHPC

deși este considerat un nou tip de beton și nu are prea multă recunoaștere a numelui, UHPC are multe avantaje. Puterea sa mare înseamnă că este nevoie de mai puțin material pentru a realiza ceea ce face betonul obișnuit. Acest lucru se poate traduce prin inginerie structuri mai ușoare începând cu fundamentele lor. Apa și condițiile ambientale care scurtează durata de viață a altor tipuri de beton au un efect redus asupra UHPC datorită naturii sale impermeabile, oferind o durată de viață mult mai lungă. Sticker shock ar putea determina să nu-i dați un al doilea gând, dar asta ar fi o greșeală. Când totul este luat în considerare, utilizarea strategică a UHPC s-ar putea dovedi a fi o afacere.