Ultrahög prestanda betong

när normal färdigblandad betong görs kan de största aggregaten i blandningen sträcka sig från 1-1/2 tum ner till 3/8ths av en tum i storlek med tryckstyrkor som kan vara så höga som 10 000 psi. Bra blandningar är” väl graderade ” vilket innebär att tomrummen mellan de största aggregaten är fyllda med mindre aggregat och så vidare längs linjen tills det finns minst möjliga tomrum. Ultra-High Performance Concrete (UHPC) är så förutom att Fyllning av hålrummen mellan aggregat kallas ”partikelpackning.”Sri Sritharan, Wilkinson-ordföranden för tvärvetenskaplig teknik vid Iowa State University Department of Civil, Construction and Environmental Engineering, Ames, Iowa, tillägger att partikelstorlekar för UHPC hålls mycket små för att skapa en mer tät matris, den största storleken som inte överstiger 600 mikron (ungefär storleken om ett korn av kiselsand). Detta bidrar till att öka standardkompressionsstyrkan hos dessa blandningar över 22 000 psi.

i början kallades det reaktiv Pulverbetong (RPG) men det förändrades i mitten av nittiotalet när det blev känt som UHPC. Forskning om denna produkt har sitt ursprung i Danmark så långt tillbaka som 1964 som en del av deras ansträngningar att utveckla betongblandningar med högre hållfasthet. Deras forskning fokuserade på mycket täta partikelpackade blandningar med låga vatten/cementförhållanden och på 1970-talet bidrog utvecklingen av superplasticizers (High Range Water Reducers of HRWR) ytterligare till att uppnå låga vatten/cementförhållanden. Dominique Corvez, Vice President och chef för Ductal Nordamerika för Lafarge, vars huvudkontor i USA ligger i Chicago, Illinois, säger att de började titta på denna teknik också i Frankrike. Entreprenörer experimenterade med det först men LaFarge, en av världens största cementproducenter, utvecklade en UHPC-produkt som de kallade ”Ductal” och den används fortfarande idag. I början gjordes varje sats från grunden men idag finns det flera kommersiella producenter av förpackade torra blandningar. LaFarge Holcim är en av de största producenterna av detta.

fördelar med UHPC

tryckhållfasthet är det mest erkända sättet att karakterisera UHPC. Som tidigare nämnts förväntas kompressionsstyrkor ligga i intervallet 22 000 till 30 000 psi för att betraktas som UHPC men forskningsstudier av härdad UHPC under högt tryck och värme har producerat tryckstyrkor så höga som 116 000 psi hittills. Men det finns också andra unika fördelar.

• hög elasticitetsmodul (MOE) som kan vara i 7,500 ksi-intervallet
• hög draghållfasthet jämfört med normal betong
• UHPC har hög bindningsstyrka mot stålarmering och detta kan minska storleken på en betongplacering som behövs för att binda betongelement tillsammans
• den har utmärkt motstånd mot frysning-tina cykling utan behov av luftinträngning tillsatser
• strukturella element kan vara mindre och lättare jämfört med de som är gjorda med vanlig betong
• arkitekter kan designa tunnare betongelement, förbättra det arkitektoniska utseendet på deras arbete
• det är ett mycket tätt material med kapillärporer eliminerade vilket gör det ogenomträngligt för vatten-och saltpenetration utan att försegla ytan
• det har mycket låg krympning och kan användas som en icke—krympningsmassa
• det överför troget även den finaste lättnaden från gjutna ytor vilket resulterar i mer idealiska arkitektoniska betongstycken

ingredienser målet för UHPC är att producera mycket tät ogenomtränglig betong genom partikelpackning-arrangera partikelstorlekar i blandningen så att det finns minimalt tomrum mellan partiklar – i en mycket låg w/c-förhållande miljö. I likhet med självkonsoliderande betong (SCC) mäts UHPC-flytbarhet i ”spridning” snarare än tum av nedgång. Spridningsdiametrar på 12-20 tum är vanliga, vilket gör det enkelt att placera och konsolidera, vilket resulterar i mycket hög hållfasthet och god motståndskraft mot miljöskador.

det finns många olika mixdesigner för UHPC men de kommer att använda några eller alla ingredienserna nedan:

• Cement. Portlandcement med lite längre hydratiseringsprocess föredras
• markkalksten. Används som ett fint aggregat
• Sand. Den största storleken aggregat i mixen.
• Kvartspulver. Mycket finmalt kiseldioxid som används för att ge vitala partikelstorlekar
• flygaska. Ett kompletterande cementmaterial (SEM) som också hjälper till med partikelpackningsprocessen
• Kiseldioxidrök. En SEM med partikelstorlekar så lite som 1 mikron för att förtäta blandningen.
• tillsatser. Polycarboxylate superplasticizers (High Range Water Reducers) som används för att hjälpa till vid blandning och placering av processen och göra mycket låga w/c-förhållanden möjliga
• fibrer. En rad fibrer används i UHPC-blandningar. De inkluderar; stål, glasfiber, polyvinylacetat (PVA), polypropen och andra. Mängden av varje beror på det material som används men stålfibrer doseras typiskt 2% till 3 volymprocent av blandningen. Detta motsvarar 0,5 till 0,8 kubikfot fiber och fibrerna är mycket tunna, vanligtvis 0,2 millimeter i diameter.
• vatten. Den låga mängden vatten, ungefär en 0.2 vatten/cement förhållande, minskar krympning och ökar styrkan i betongen

blandning UHPC

på grund av finhet av material och mycket låg w/c förhållande blandning UHPC blandningar kräver särskild utrustning. Sritharan säger de flesta UHPC blandas på byggarbetsplatser med hög skjuvning pan blandare, men han säger att han har varit på platser där speciella färdigblandade lastbilar användes. Blandning av UHPC från grunden kräver en involverad blandningsprocess för att korrekt fördela alla fina pulvermaterial tillsammans. Som ett resultat använder de flesta uhpc-byggapplikationer idag förpåsade produkter. Av detta och andra skäl blandas vanligtvis mindre än 1-1/2 kubikmeter på en gång.

värmehärdning

Sritharan säger att utsätter UHPC för ånghärdning med temperaturer i 194 OCCUPF-intervallet utvecklar hög tidig styrka. Ånghärdning i 48 timmar gör det möjligt för UHPC att snabbt uppnå sin fulla styrka och när högt tryck införs med förhöjda ångtemperaturer är det möjligt att kraftigt öka styrkan ännu mer.

byggplatsapplikationer

UHPC är dyrt att göra—mycket högre än vanliga betongblandningar och kanske är det anledningen till att dess acceptans har varit långsam. Men när alla fördelar anses kan det vara kostnadseffektivt. I USA är infrastruktur och brokonstruktion för närvarande den största uhpc-användaren, främst för att ansluta prefabricerade broelement tillsammans. Det är vanligt att ge 18 tums armeringsjärn överlappningar för korrekt förankring men UHPC installationer kräver endast 9 inches på grund av dess överlägsna bindningsstyrka. Som ett resultat betong yardage för dessa korsningsutrymmen är mycket mindre och det finns större motståndskraft mot omgivande förhållanden.

Sritharan säger att Iowa Department of Transportation också undersöker användningen av UHPC som ett överlagringsmaterial för brodäck. En 1 till 1-1/2 tum tjock överlagring kan ge ultimat skydd för brodäck, eftersom de inte påverkas av salt, andra avisnings föreningar eller frys-tina cykler.

tunna arkitektoniska Uhpc-kompositpaneler

Kevin Gannon, RA, chef för programutveckling för taktl LLC i Turtle Creek, Pennsylvania, säger att ett av deras största problem är att skilja arkitektoniska UHPC (A|UHPC) från civila färdiga mixprodukter och även Taktl-produkter från Spray-in GFRC eller extruderade GFRC-produkter. A / UHPC använder endast icke-metalliska förstärkande fibrer och innehåller ofta kontinuerligt nät. På grund av tunnheten hos UHPC-paneler gynnar blandningsdesignen och tillverkningsmetoderna böjhållfasthet framför tryckhållfasthet, samtidigt som alla hållbarhetsfaktorer som förväntas med UHPC bibehålls. Med den största resursen för uhpc materialreferensstandarder är Federal Highway Administration, arkitekter är bundna att ha specifikation utmaningar. Taktl har gjort stora framsteg när det gäller att fastställa referensstandarder och kriterier för arkitektoniska uhpc-fasadtillämpningar. De fokuserar sina tekniska försäljnings-och projektledningsresurser på att utbilda designers och stödja entreprenörer.. ”När de använder produkten specificerar de det lätt på andra projekt,” tillägger han.

Taktl fokuserade ursprungligen på komplexa injicerade gjutna UHPC-gjutgods, säger Jason Flannery, företagets Designdirektör. Det var en utväxt av deras metall utomhus fixtur och inredning företag. De började titta på betong på grund av hur det kunde formas för fasader. Han säger att de började tillverka uhpc-Fasadpaneler 2010, något som ingen annan gjorde i USA. De tillbringade tre år på forskning och utveckling av utrustning. ”Vi bestämde oss tidigt för att utveckla det nya företaget vertikalt-gör varje fas av arbetet i huset från mögelutveckling och konstruktion till att förnya en kontinuerlig halvautomatisk gjutningsprocess”, säger han. Idag är deras enda verksamhet uhpc arkitektonisk betong och de har 200 000 kvadratmeter under tak med 150 anställda. Förra året producerade de 1.5 miljoner kvadratmeter fa-Beklädnad, inklusive sjukhus, museer, universitetsbyggnad och höghus för blandad användning-antingen fält i regnskärmsklädselaggregat eller integrerade i unitiserade FA – System.

Dr.George Quercia, taktl: s forskningschef säger att de producerar uhpc-gardinväggpaneler som bara är 5/8 tum tjocka. Inom denna tjocklek finns två lager av nät samt glasfiberförstärkning. Typiska panelstorlekar är 4 x 10 fot men de kan kasta upp till 5 x 12 storlekar och istället för att bilda varje panel kastar de överdimensionerade och trimmer dem i storlek med betongsågar. Dessa paneler kan ersätta 6-tums tjock normal betong gardin vägg prefabricerade paneler. De tunna panelerna minskar transportkostnaderna avsevärt och ekonomiskt förlänger avståndet till byggprojekt.

det finns en annan fördel med arkitektonisk gjutning med UHPC—fint detaljerade mögelytor överförs troget till gjutningen på grund av blandningens mycket små aggregat och pastastruktur. Detta gör det möjligt att skapa allt mer detaljerade mögelytor för att uppnå mer fantastiskt utseende.

värdet av UHPC

även om det anses vara en ny typ av betong och inte har mycket namnigenkänning, har UHPC många fördelar. Dess stora styrka innebär att mindre material behövs för att uppnå vad vanlig betong gör. Detta kan översättas till tekniska lättare strukturer som börjar med deras fot. Vatten och omgivande förhållanden som förkortar livslängden för andra typer av betong har liten effekt på UHPC på grund av dess ogenomträngliga natur, vilket ger en mycket längre orörd livslängd. Klistermärke chock kan leda till att du inte ge det en andra tanke, men det skulle vara ett misstag. När allt beaktas kan strategisk användning av UHPC visa sig vara ett fynd.