Τι είναι το UHPC;
Το UH στο UHPC είναι η συντομογραφία της φράσης (Ultra-High), η οποία αναφέρεται στο υψηλότερο επίπεδο
Η λέξη P (Performance) σημαίνει απόδοση και αποτελεσματικότητα
Το C σημαίνει Concrete
Το UHPC αναφέρεται στο "Σκυρόδεμα εξαιρετικά υψηλής απόδοσης"
Πόσο ισχυρό είναι το UHPC;
Εφόσον το UHPC είναι σκυρόδεμα εξαιρετικά υψηλής απόδοσης, πόσο υψηλή μπορεί να είναι η απόδοσή του; Κρίνοντας από τις κύριες θλιπτικές ιδιότητες του σκυροδέματος, η θλιπτική αντοχή του συνηθισμένου σκυροδέματος είναι περίπου 15Mpa-30Mpa, ενώ η θλιπτική αντοχή του χυτοσιδήρου, που είναι πολύ σκληρός στην καθημερινή μας ζωή, είναι γενικά 200Mpa. Λέγεται ότι το UHPC έχει την υψηλότερη αντοχή σε θλίψη, αλλά μπορεί να φτάσει τα 810Mpa εικόνα. Μπορεί να ειπωθεί ότι το συνηθισμένο σκυρόδεμα είναι το "πέντε αποβράσματα" μπροστά από το UHPC.
Το «υψηλό» του εξαιρετικά υψηλού σκυροδέματος (UHPC) δεν είναι μόνο μια ενιαία ικανότητα συμπίεσης.
Τα «Three Highs» του UHPC
Το «σκυρόδεμα εξαιρετικά υψηλής απόδοσης» είναι κυρίως γνωστό για τα «τρία ψηλά» του: υψηλή αντοχή, υψηλή αντοχή και υψηλή εργασιμότητα.
"υψηλή αντοχή"
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η μέγιστη αντοχή σε θλίψη του UHPC μπορεί να φτάσει τα 810Mpa. Επειδή το επίπεδο διεργασίας κάθε χώρας είναι αρκετά διαφορετικό, το UHPC απαιτεί επίσης ελάχιστη αντοχή σε θλίψη μεγαλύτερη από 150 Mpa, αντοχή σε διάτμηση μεγαλύτερη από 25 Mpa και υψηλή θερμομόνωση και υψηλή αδιάβροχη, λεπτή υφή, η οποία μπορεί βασικά να απομονώσει όλα τα επιβλαβή μεσο ΜΑΖΙΚΗΣ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗΣ. Μπορεί να ειπωθεί ότι είναι μια κολόνα από λευκό νεφρίτη που κρατά ψηλά τον ουρανό, μια μοβ χρυσή δοκός που στηρίζει τη θάλασσα και φέρει ανεξάρτητα τον ουρανό.
"Υψηλή αντοχή"
Το παραδοσιακό σκυρόδεμα έχει αναπόφευκτα πολλά κενά. Σε περίπτωση υψηλών ή χαμηλών θερμοκρασιών, συνεχούς βροχής ή έντονης ηλιοφάνειας, τα κενά θα διευρυνθούν περαιτέρω και η διάρκεια ζωής θα μειωθεί. Το ίδιο το UHPC δεν έχει βασικά κενά. Ακόμα κι αν τα ελαφρά κενά προκαλούνται από εξωτερικές δυνάμεις, το UHPC έχει επίσης θαυματουργή ικανότητα αυτοθεραπείας.
Το UHPC χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην κατασκευή γεφυρών για τη μείωση του νεκρού βάρους της κατασκευής και τη βελτίωση της διάρκειας ζωής και της ανθεκτικότητας της κατασκευής. Η διάρκεια ζωής μπορεί να φτάσει περισσότερα από 100 χρόνια.
"Υψηλή εργασιμότητα"
Σε αντίθεση με το παραδοσιακό σκυρόδεμα, το οποίο είναι "παχύ, ογκώδες, παχύ και βαρύ", το UHPC βασίζεται στις ισχυρές φυσικές του ιδιότητες για να κάνει τη δομή εξαιρετικά ελαφριά και έχει ισχυρή οπτική αισθητική. Με την εξαιρετική του απόδοση, οι σχεδιαστές μπορούν να πραγματοποιήσουν την άγρια φαντασία τους.
Το UHPC έχει υψηλή πυκνότητα, υψηλό φινίρισμα επιφάνειας, λεπτή υφή και ζεστή αίσθηση που μοιάζει με νεφρίτη. Το συνηθισμένο σκυρόδεμα είναι εντελώς τραχύ μπροστά από το UHPC. Όχι μόνο αυτό, το εξαιρετικά χαμηλό πορώδες κάνει επίσης το UHPC λιγότερο πιθανό να μολυνθεί, κάνοντας τον καθαρισμό και τη συντήρηση ευκολότερες.
Γιατί το UHPC είναι τόσο ισχυρό;
Το παραδοσιακό σκυρόδεμα παρασκευάζεται γενικά από τσιμέντο, πρόσμικτα, άμμο και χαλίκι, νερό και άλλα συστατικά σε μια ορισμένη αναλογία. Μετά την ανάμιξη και ορισμένη σκλήρυνση, σχηματίζεται ένα σύνθετο υλικό με βάση το τσιμέντο που αποτελείται κυρίως από αδρανή (άμμο και χαλίκι) και πολτό τσιμέντου. Ωστόσο, οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των παραδοσιακών αδρανών σκυροδέματος και του πολτού τσιμέντου είναι αρκετά διαφορετικές, οι οποίες περιορίζονται κυρίως από τις ακόλουθες τρεις πτυχές:
Πρώτον, λόγω της θερμικής διαστολής και συστολής του νερού στον πολτό τσιμέντου σε υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες, θα προκύψουν φυσικά κενά μεταξύ του αδρανούς και του πολτού τσιμέντου.
Δεύτερον, η σκληρότητα των αδρανών που αποτελούνται κυρίως από άμμο και χαλίκι δεν είναι υψηλή και ο μεγάλος όγκος θα διευρύνει περαιτέρω τις ρωγμές υπό τη χρήση εξωτερικής δύναμης. Σε γενικές γραμμές, όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος του αδρανούς, τόσο μεγαλύτερες είναι οι ρωγμές.
Τρίτον, η διαδικασία ανάμιξης του παραδοσιακού σκυροδέματος είναι τραχιά, έτσι τα αδρανή στήριξης στον πολτό τσιμέντου δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα και το πορώδες είναι σχετικά υψηλό, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη θλιπτική ικανότητα του σκυροδέματος.
Αυτό καθιστά το παραδοσιακό σκυρόδεμα εξαιρετικά εύθραυστο, με χαμηλή αντοχή στη θλίψη και χαμηλή αντοχή. Η αντίσταση πίεσης είναι μόνο 20Mpa-30Mpa.
• Για να βελτιώσουμε την απόδοση του σκυροδέματος, ξεκινάμε κυρίως από τα ακόλουθα τρία σημεία:
1. Μειώστε την περιεκτικότητα σε υγρασία στο σκυρόδεμα όσο το δυνατόν περισσότερο.
2. Ψάξτε για μικρότερα και σκληρότερα υλικά ως αδρανή.
3. Μειώστε το πορώδες και κάντε την κατανομή των αδρανών, των μέσων κ.λπ. πιο ομοιόμορφη.
"Ο παράγοντας μείωσης του νερού μειώνει την περιεκτικότητα σε υγρασία"
"Η εξαιρετικά λεπτή σκόνη βελτιώνει την πυκνότητα"
Στη δεκαετία του 1970, οι Δανοί βελτίωσαν σημαντικά την αντοχή του σκυροδέματος προσθέτοντας παράγοντες μείωσης του νερού και εξαιρετικά λεπτές σκόνες στο σκυρόδεμα. Τα πρόσμικτα που μειώνουν το νερό μειώνουν σημαντικά την περιεκτικότητα σε υγρασία στο σκυρόδεμα. Στα συστατικά του σκυροδέματος προστίθεται εξαιρετικά λεπτή σκόνη ως πρόσμικτο. Μέσω επαρκούς ανάμειξης, μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τα κενά μεταξύ των αδρανών, να ελαχιστοποιήσει την ποιότητα του αναμεμειγμένου αέρα και να βελτιώσει την πυκνότητα του υλικού.
Το σκυρόδεμα που επεξεργάζεται με την παραπάνω μέθοδο ονομάζεται HPC (μπετόν υψηλής αντοχής). Θεωρητικά, η θλιπτική αντίσταση του HPC μπορεί να φτάσει σε αντοχή 120MPA (μπορεί να αντέξει 120 τόνους δύναμης ανά τετραγωνικό μέτρο).
"Ο παράγοντας μείωσης του νερού μειώνει την περιεκτικότητα σε υγρασία"
"Η εξαιρετικά λεπτή σκόνη βελτιώνει την πυκνότητα"
Στη δεκαετία του 1970, οι Δανοί βελτίωσαν σημαντικά την αντοχή του σκυροδέματος προσθέτοντας παράγοντες μείωσης του νερού και εξαιρετικά λεπτές σκόνες στο σκυρόδεμα. Τα πρόσμικτα που μειώνουν το νερό μειώνουν σημαντικά την περιεκτικότητα σε υγρασία στο σκυρόδεμα. Στα συστατικά του σκυροδέματος προστίθεται εξαιρετικά λεπτή σκόνη ως πρόσμικτο. Μέσω επαρκούς ανάμειξης, μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τα κενά μεταξύ των αδρανών, να ελαχιστοποιήσει την ποιότητα του αναμεμειγμένου αέρα και να βελτιώσει την πυκνότητα του υλικού.
Το σκυρόδεμα που επεξεργάζεται με την παραπάνω μέθοδο ονομάζεται HPC (μπετόν υψηλής αντοχής). Θεωρητικά, η θλιπτική αντίσταση του HPC μπορεί να φτάσει σε αντοχή 120MPA (μπορεί να αντέξει 120 τόνους δύναμης ανά τετραγωνικό μέτρο).
"Οι ίνες χάλυβα αυξάνουν τη δύναμη"
"Η ενεργή πούδρα βελτιώνει τη σύντηξη"
Γύρω στη δεκαετία του 1990, ενεργές ορυκτές σκόνες όπως ο καπνός πυριτίας και η σκόνη ορυκτών χρησιμοποιήθηκαν ως πρόσμικτα σκυροδέματος. Οι εξαιρετικά λεπτές ίνες χάλυβα χρησιμοποιήθηκαν για να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά χονδροειδή αδρανή και προστέθηκαν εξαιρετικά λεπτές ενεργές σκόνες για την εξάλειψη των εσωτερικών ελαττωμάτων του υλικού. πτώση στο χαμηλότερο. Οι ίνες χάλυβα έχουν μεγαλύτερη αντοχή και μικρότερο όγκο. Οι ενεργές ορυκτές σκόνες όπως ο καπνός πυριτίας και η σκόνη ορυκτών μπορούν να επιτύχουν χημικά υψηλότερο βαθμό σύντηξης μεταξύ των υλικών. Μετά από μακροχρόνια συντήρηση σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, το σκυρόδεμα μπορεί να είναι μικροσκοπικά δομικά βέλτιστο. Ακόμη και μικρές ρωγμές στο υλικό μπορούν σιγά-σιγά να επουλωθούν υπό τη δράση της ενεργού ορυκτής σκόνης.
"Χύτευση υψηλής πίεσης"
"Συντήρηση σε υψηλές θερμοκρασίες"
Επειδή η ενεργή ορυκτή σκόνη παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο σε όλη τη διαδικασία, το σκυρόδεμα αυτή τη στιγμή ονομάζεται αντιδραστικό σκυρόδεμα σε σκόνη RPC (Reactive Poeder Concrete). Αυτό το είδος σκυροδέματος μπορεί ήδη να έχει εξαιρετικά υψηλές φυσικές ιδιότητες και ονομάζεται επίσης UHPC.
Γενικά, το RPC (αντιδραστικό σκυρόδεμα σε σκόνη) μπορεί να χωριστεί σε δύο επίπεδα σύμφωνα με διαφορετικές συνθήκες σκλήρυνσης. Μετά τη σκλήρυνση για περίπου 3 ημέρες στους 20 βαθμούς -90 μοίρες , η αντοχή σε θλίψη του RPC μπορεί να φτάσει τα 200 MPA (η δύναμη μπορεί να αντέξει 200 τόνους ανά τετραγωνικό μέτρο). ), αυτός ο τύπος σκυροδέματος ονομάζεται PRC200. Εάν το RPC σχηματιστεί χρησιμοποιώντας υψηλή πίεση (το πορώδες του UHPC είναι χαμηλότερο υπό υψηλή πίεση) και σκληρυνθεί στους 250 βαθμούς -400 μοίρες, η αντοχή σε θλίψη του RPC μπορεί να φτάσει τα 500MPA-800MPA. Αυτός ο τύπος σκυροδέματος ονομάζεται PRC800.
Υπάρχουν μεγάλες διαφορές στο επίπεδο δεξιοτεχνίας και της επιστήμης και της τεχνολογίας μεταξύ των χωρών, και υπάρχουν επίσης μεγάλες διαφορές στα πρότυπα αξιολόγησης του UHPC μεταξύ των χωρών. Σε γενικές γραμμές, το σκυρόδεμα με αντοχή σε θλίψη άνω των 150 MPA μπορεί να ονομαστεί σκυρόδεμα εξαιρετικά υψηλής απόδοσης (UHPC).
"Οι σχετικοί περιορισμοί του UHPC"
Σε γενικές γραμμές, εάν το UHPC θέλει να επιτύχει σχετικά υψηλή αντοχή, απαιτεί ορισμένη θερμική σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση ως απαραίτητη προϋπόθεση. Από την άλλη πλευρά, οι ίνες χάλυβα τείνουν να συσσωματώνονται κατά τη διαδικασία ανάμειξης, απαιτώντας μεγάλης κλίμακας επαγγελματικό εξοπλισμό ανάμειξης. Αυτές οι συνθήκες κατασκευής είναι βασικά δύσκολο να επιτευχθούν για επιτόπια έκχυση. Αυτό οδηγεί επίσης στο γεγονός ότι τα περισσότερα UHPC είναι προκατασκευασμένα εξαρτήματα που πρέπει να προετοιμαστούν εκ των προτέρων στο εργοστάσιο και το κόστος θα είναι πολύ υψηλό.
Ο ταλαντούχος αρχιτέκτονας Rudy Ricciot1 σχολίασε κάποτε για το UHPC (Σκυρόδεμα Ultra High-Performance), «Δεν ξέρουμε πόσο μακριά θα μας πάει αυτό το υλικό, αλλά σίγουρα μπορούμε να αλλάξουμε τον κόσμο μαζί». Πράγματι, η δύναμη της τεχνολογίας μοιάζει περισσότερο με μια γέφυρα, που οδηγεί τους σχεδιαστές στο βασίλειο της δημιουργικότητας.
