1. Hållbarhetsegenskaper
Ett av huvudmålen med UHPC-betong är att vara hållbar som en sten och hålla länge utan betydande kvalitetsförlust. Vanligtvis kan betongkonstruktioner sättas upp där de är vidhäftande till den omedelbara miljön och kan utsättas för oundvikliga svåra förhållanden som: vatteninträngning, kemisk attack, stålkorrosion, alkali-kiseldioxid-reaktioner, frys-tiningscykler och kolsyraförändringar . Långvarig exponering för sådana svåra förhållanden kan orsaka att betongkonstruktioner försämras, vilket resulterar i ökade strukturella underhållskostnader. En nyckelpunkt i dessa hållbarhetsfrågor är betongmatrisens permeabilitet. Om betongen är mindre genomsläpplig blir den mer hållbar. De typer av ingående material och nya teknologier som används för UHPC-betong kommer att möjliggöra utvecklingen av betong med exceptionell hållbarhet som tål tuffa miljöer och har lång livslängd.
Huvudfaktorerna som styr permeabiliteten är densitetsmikrostrukturen och betongmatrisens porositet. Om man utesluter grovt ballast, tillsätter fina och ultrafina partiklar som dynsand och kiselånga, minskar förhållandet mellan vatten och bindemedel och utspädd supermjukgörare kommer att samverka för att homogenisera blandningen och därigenom kraftigt minska dess porer.
Vattenupptagningsförmågan är permeabilitetskoefficienten för UHPC-betong och kan betraktas som ett tecken på dess höga hållbarhet. Minskningen av betongens vattenupptagningsförmåga innebär en minskning av betongmatrisens porositet. När förhållandet mellan vatten och bindemedel reduceras reduceras dessa porer. Eftersom vattenbindemedelsförhållandet för UHPC-betong är mycket lägre än för konventionell betong, har studien av Dobias et al. visade att vattenabsorptionskoefficienten för UHPC är 5 gånger lägre än för konventionell betong. När porerna är mindre än en tiondel av vanlig betong kommer matrisen av UHPC-betong att vara ogenomtränglig.
Ett annat tecken på god hållbarhet är betongens förmåga att motstå kemiska angrepp som kloridjoner. Om betongmatrisen är permeabel kan kloridjoner penetrera matrisen, förstöra passiveringen av stålet och främja uppkomsten av korrosionsprocessen. Stål skyddas från korrosion av ett passiverande alkaliskt skikt som kan skadas av kloridjonernas korrosiva verkan. Men på grund av den täta och ogenomträngliga matrisen hos UHPC-betong är penetrationen av kloridjoner försumbar, och UHPC-betong visar god motståndskraft mot stålkorrosion.
Många forskare har studerat olika miljöexponeringar som frys-tina och väderbeteende. Frys-tinning uppstår när vattenpartiklar som kommer in i betongmatrisen fryser och expanderar utanför betongens porer. Många forskare har observerat liten försämring och försumbar kvalitetsförlust efter hundratals frys-upptiningscykler till 800 cykler. Dessutom studerade Hakeem, Azad och Ahmad cykler av vått-torrt och varmt-kallt. De visade att UHPC bibehöll sin styrka under aggressiva exponeringsförhållanden. Faktum är att betongunderlaget kommer att vara tillräckligt hållbart för att hålla länge utan behov av beläggningar eller färger.
2. Mekaniska egenskaper
Experimentella studier visade att UHPC har utmärkta mekaniska egenskaper som byggmaterial. Tryckhållfasthet är den primära mekaniska egenskapen hos UHPC-betong och är avgörande för att säkerställa att strukturen tål specificerade belastningar. Det anses också vara en indikator på andra mekaniska egenskaper samt hög hållbarhet. I själva verket är hög betonghållfasthet resultatet av två huvudprinciper: packningen av materialpartiklar och förhållandet mellan vatten och bindemedel. Effekt av vatten-bindemedelsförhållande på UHPC-tryckhållfasthet. Innehållet av kiselånga kan också öka tryckhållfastheten. Härdningsmetoden har också en betydande inverkan på tryckhållfastheten, där ånghärdning är överlägsen vanlig härdning.
Stålfibrer har ingen signifikant effekt på tryckhållfastheten, men kan å andra sidan öka draghållfastheten hos UHPC-betong. För stålfibrer är draghållfastheten för UHPC vanligtvis inom intervallet 15-20MPa, vilket är nästan dubbelt så mycket som draghållfastheten för UHPC utan stålfibrer. Detta värde är nästan en tiondel till två tiondelar av UHPC-betongs tryckhållfasthet.
När det gäller värdet av tryckhållfasthet säger vissa forskare att tryckhållfastheten vanligtvis är större än 120 MPa, medan andra säger att den börjar från 150 MPa. I båda fallen är den mycket starkare än vanlig betong. Enligt dessa forskare är tryckhållfastheten och alla mekaniska egenskaper hos UHPC vida överlägsna de hos vanlig betong.
Vidare visas böjhållfastheten hos UHPC vara värderad till upp till 30 MPa, vilket uppnås i högtemperaturhärdat tillstånd eller i det långsiktiga normala tillståndet på 28 dagar. Detta värde har nämnts i många referenser. Det har nämnts som över 30 MPa, så högt som 40 MPa eller i intervallet 30-50 MPa. Eftersom resultaten härrör från den refererade studien är den genomsnittliga böjhållfastheten för 28-dagar 31 MPa, och referenstumregeln som anger att böjhållfastheten för UHPC är mer än fem gånger den för vanlig betong, böjhållfastheten för UHPC visas i vår tabell som värden upp till 30 MPa.
Klyvhållfastheten för UHPC visas i tabellen som ett maxvärde på 20 MPa. Detta värde har nämnts i många referenser. Till exempel anger referensen att "fibertillsatta UHPC-matriser har typiskt draghållfastheter inom området 15-20MPa". Vidare anges i referensen att "blandningar har rapporterats ha delad draghållfasthet i intervallet 8-15MPa". Draghållfastheten för UHPC kan betraktas som en tiondel av dess tryckhållfasthet, det vill säga om tryckhållfastheten är 150 MPa är den 15 MPa draghållfasthet.
Dragegenskaperna hos UHPC skiljer sig från de för konventionell betong på grund av den cementbaserade kompositmatrisens dragsprickningsförmåga och fiberarmeringens spricköverbryggande beteende. Jämfört med fiberarmerad konventionell betong kan UHPC uppvisa betydande, ihållande dragkapacitet efter sprickbildning före spricklokalisering, fiberutdragning och förlust av dragkapacitet.
Eftersom UHPC används i allt större utsträckning i modern konstruktion, är det avgörande att bestämma dess drag- och tryckegenskaper för att studera dess strukturella beteende, numeriska modellering och brottmekanik.
Doo et al. påpekade att fiberegenskaper som fiberinnehåll, form, bildförhållande, orientering och fördelning har stor inverkan på dragegenskaperna hos fiberarmerad ultrahögpresterande betong. Att öka fiberinnehållet är det mest övertygande sättet att förbättra dragegenskaperna, inklusive draghållfasthet och brottenergikapacitet. Detta innebär att den erforderliga draghållfastheten kan uppnås genom att använda en tillräcklig mängd fiber.
Habel et al. visade ett schematiskt diagram över tre olika dragbeteenden som UHPC kan uppvisa: I) linjärt elastiskt beteende före sprickbildning; II) töjningshärdningsbeteende efter sprickbildning och dispergerad diskret sprickbildning; och III) sprickspecifik mjukning under stamlokalisering. Beteende.
