UHPCとは 超高性能コンクリート. .普通コンクリートは、ほとんどのスラブ、梁、柱、基礎に使われる標準的なコンクリートである。重要な違いは強度だけではない。より大きな違いは ひび割れ後の材料の挙動, さらに、長い耐用年数の間、水や塩分をどれだけ遮断できるかも重要である。UHPCは通常、厳格な生産管理が必要である。通常のコンクリートは、より寛容で安価であり、さらに大規模な調達が容易である。.
以下は、あなたのプロジェクトに適した素材を選ぶのに役立つ実用的な比較です。.
普通のコンクリートとは？
通常のコンクリートは、日常建築で使用されるセメント系建築材料の主流である。セメント、水、細骨材、粗骨材に加え、必要に応じて混和剤を使用する。圧縮強度は設計によって異なるが、一般的なコンクリートミックスの多くは、以下の範囲にある。 20-40 MPa の範囲にある。.
通常のコンクリートは、バッチ処理が簡単で、打設しやすく、しかも費用対効果が高いので、うまく機能する。鉄筋で補強するのも簡単だ。ほとんどの構造用コンクリート・システムはそうやって張力を処理している。.
通常のコンクリートが一般的な場所
- 住宅用基礎
- 鉄筋入り梁と柱
- 地面に平板
- 舗装
- 土留め壁
UHPCとは？
UHPCは先進的なセメント系複合材料である。通常 繊維強化, UHPCは、水とバインダーの比率が非常に低く、さらに最適化された粒子パッキングを使用している。FHWAは、UHPCを以下のようなセメント系複合材料と説明している。 w/cmが0.25以下, それに加えて、高い確率で不連続な内部 繊維補強。. FHWAはまた、UHPCの圧縮強度を次のように指摘している。 150 MPa, を上回り、さらに亀裂後の引張強さも持続する。 5 MPa, 液体の浸入を抑える不連続な孔構造を持つ。.
ACI 239R-18も同様の範囲を規定している。ACI239R-18は、UHPCを以下の圧縮強度のコンクリートに限定している。 150 MPa, さらに、耐久性、引張延性、靭性の要件が加わる。ACIは、これらの要件を満たすために一般的に繊維が含まれていると指摘している。ACIはまた、緻密で不連続な細孔構造による非常に低い透水性を強調している。.
UHPCは多くの場合、セメント、シリカフューム、微細な石英砂、高範囲の減水剤、さらに繊維を用いて製造される。ACIは、一般的な水とバインダーの比率を次のように報告しています。 0.15-0.25. .ACIはまた、UHPCは多くの場合、以下の繊維含有量を使用すると指摘している。 容量で2%以上, 繊維が引っ張り延性を高めるからだ。.
相違点 #1：ミックスデザインと成分
通常のコンクリート用途 粗骨材 を主要な骨格とする。これにより、ペーストの含有量を減らし、さらにコストを削減することができる。ミックスは、作業性、強度、耐久性の要件を満たすように設計されているが、通常、現場でのばらつきに対してより広い許容範囲を持っている。.
UHPCは通常、戦略を転換する。均質性を向上させるために、マトリックス中の粗骨材を減らしたり取り除いたりすることが多い。UHPCは、空隙を減らすために細かい粒径の粒子充填に依存している。ACIは、より高い均質性、充填によるより高い密度、繊維によるより高い延性という3つの基本原則を要約している。.
FHWAはまた、UHPCを低W/cmで最適化されたグラデーションシステムであり、さらに繊維補強材を多量に使用するシステムであるとしている。.
現場での実践結果
- 通常のコンクリートは、標準的な制御を備えたほとんどの生コン工場で供給できる。.
- UHPCは多くの場合、より厳しい原料管理、より厳しい水分管理、さらに高い混合エネルギーを必要とする。ACIは、UHPCの混合は異なっており、限られた水とわずかな粗骨材のために余分なエネルギーが必要であると指摘している。.
相違点#2：強度と亀裂挙動
通常のコンクリートは圧縮強度が高い。引っ張り強度は弱いので、引っ張られるとひび割れる。構造設計では、鉄筋がほとんどの引張力を担います。コンクリートは圧縮力を担います。.
UHPCは圧縮強度とひび割れ後の引張性能の両方をはるかに押し上げる。FHWAは、UHPCの圧縮強度を以下のように報告しています。 150 MPa, を上回り、さらに亀裂後の引張強さも持続する。 5 MPa.
ACIはまた、典型的なUHPC配合における引張延性に加え、一軸引張下でのひずみ硬化または弾塑性挙動にも注目している。.
これが実際に何を意味するか
- 通常のコンクリートは張力がかかると早期にひび割れが発生するため、ひび割れの抑制は鉄筋の配置、かぶり、さらにディテールに大きく依存する。.
- UHPCは、繊維がひび割れの橋渡しをするため、ひび割れ後も引張応力を伝えることができる。ひび割れの幅は狭く保たれ、さらに材料は破壊する前により多くのエネルギーを吸収することができます。.
UHPCはエンジニアリングの必要性をなくすものではない。可能性が変わるだけです。UHPCはまた、設計方法がそれを可能にする場合、設計者が特定の要素における従来の補強を削減することもできます。ACIは、スチールファイバーは延性を向上させ、さらに特定のケースでは軟鋼の補強をなくすことができると指摘している。.
違い #3：耐久性と透過性
通常のコンクリートは耐久性があるが、耐久性は水セメント比のコントロール、養生規律、かぶり厚さ、さらに暴露クラスの設計に左右される。ひび割れが大きく開けば、水と塩化物が鋼材に早く到達する。これは腐食のリスクを高める。.
UHPCは透水性が非常に低いことが広く知られている。FHWAはこれを、液体の浸入を抑える不連続な孔構造と結びつけている。.
ACIはまた、UHPCは緻密で不連続な細孔構造のため、透水性が非常に低いと述べている。.
この主張の背景には、強力な試験証拠もある。FHWAのUHPC材料特性評価作業において、グレイビール社は以下の迅速な塩化物浸透性（ASTM C1202）を報告している。 50クーロン 水蒸気処理したUHPCの場合、さらに未処理のUHPCの場合、成熟するにつれて経時的にかなり低い値になる。.
最も重要なこと
- マリンゾーン
- 融解塩曝露
- 化学スプラッシュゾーン
- 水分の多い凍結融解地域
- 漏れの多い橋梁の継ぎ目や締め固め部分
相違点 #4：生産、硬化、品質管理
通常のコンクリート製造は標準化されている。ほとんどの工場は、日常的なQCでコンクリートを供給することができる。打設と養生は依然として重要だが、作業の流れはなじみのあるものだ。.
UHPCはより厳密な工程管理が必要である。ACIは、UHPCには限られた水とわずかな粗骨材しか含まれていないため、混合には水を分散させ、低い内部混合作用を克服するための余分なエネルギーが必要だと説明している。.
UHPCはまた、多くのプロジェクトでより正式な試験経路を持っています。ASTM C1856/C1856Mは、UHPC試験片の作製と試験に関して広く参照されている。公開されている規格概要では、少なくとも以下の圧縮強度を持つUHPCに適用されるとしています。 120 MPa, さらに、公称最大骨材サイズが5mm以下であること、さらに流量範囲が規定されていること。.
実際的な影響
- UHPCは、強力なバッチ処理を要求する。.
- UHPCはトライアル・ミックスと一貫した養生計画から恩恵を受ける。.
- UHPCは多くの場合、混合、配置、仕上げに訓練を受けた作業員を必要とする。.
相違点#5：コストと価値
通常のコンクリートは材料費で勝る。広く入手できる。鋼鉄で補強すれば、ほとんどの構造上のニーズに適合する。.
UHPCはコストが高い。ACIは、UHPCのコストは従来のコンクリートに比べて高いため、UHPCの使用は、UHPCの有益な特性のいくつかを一度に利用する用途に重点を置くべきであると明言している。.
そのため、“どこでもUHPC ”という決断はほとんどありません。通常は、「ライフサイクルコストを節約できる場所でUHPCを採用する」ということになります。“
UHPCが費用対効果に優れる場合
- 死荷重を軽減する薄型セクション
- 耐用年数を延ばす丈夫なオーバーレイ
- 漏れの問題を軽減するクロージャーの注入
- 腐食補修が高価な要素
- ダウンタイムコストの高いプロジェクト
UHPCが理にかなっているところ、通常のコンクリートが理にかなっているところ
通常のコンクリートは、ほとんどの構造物にとってデフォルトの選択である。経済的である。実績がある。調達が容易。.
UHPCは戦略的な選択です。高強度、高耐久性、きめの細かいひび割れ制御、長寿命など、複数の利点を同時に必要とする場合に最適です。.
次のような場合は、普通コンクリートを選ぶ。
- 構造は標準的
- 鉄筋のディテールは簡単
- 露出は控えめ
- サプライチェーンのシンプルさが重要
- 予算が厳しい
以下のような場合にUHPCを選択する。
- 耐久性がビジネスケースを動かす
- 細身のエレメントが必要
- 材料システムに高い引張性能が必要な場合
- 腐食リスクが高い
- クロージャーの打設や継ぎ目は水密性を保たなければならない。
FHWAは、薄いオーバーレイ、クラッディング、シェル、さらにプレキャストエレメント間のフィールドキャスト接続を含む、橋梁インフラストラクチャーソリューション用のUHPCに注目している。.
専門家によるガイダンス：UHPCプロジェクトにおける繊維の選択
UHPCの性能は繊維に大きく依存している。ACIは、延性の向上は繊維からもたらされるとしており、一般的な繊維含有量は以下の通りである。 容量で2%以上, 一方、最大含有量は繊維の形状、アスペクト比、および加工性の限界に依存する。.
そのため、繊維の選択はエンジニアリングの梃子となる。それは、引張挙動、亀裂幅の制御、混合エネルギー、さらに仕上がり品質に影響する。.
優れたUHPCサポートプロセスとはどのようなものか
- 被ばく線量の定義と目標寿命
- 圧縮強度だけでなく、引張性能のニーズも定義する
- ファイバー・タイプを選択し、さらにそのターゲットに基づいたジオメトリーを選択する。
- 流動性、繊維の分散性、および早期老化の挙動を確認するためにトライアル・ミックスを行う。
- プロジェクト・スコープで受け入れられているテストで性能を検証する。
エコクリートファイバー
エコクリートファイバー™は、以下の繊維ブランドである。 山東建邦化学繊維有限公司. UHPCスタイルのミックスを開発されている場合、繊維の選択、配合計画、混合指導をサポートし、リピート生産のための安定供給に移行することができます。これは、プレキャストプラントや、安定したクロージャー打設や耐久性のある補修ソリューションを求める請負業者にとって最も有用です。.
結論
UHPCと通常のコンクリートの違いは、圧縮強度よりも大きい。通常のコンクリートは、経済的で広く入手でき、しかも施工が容易であるため、標準的な選択肢となっている。UHPCは緻密な繊維補強複合材料で、非常に高い強度とひび割れ後の持続的な引張能力、さらに非常に低い透水性を備えている。.
UHPCが最も理にかなっているのは、耐久性と長寿命が、高い材料費を正当化できる場合である。通常のコンクリートは、ほとんどの従来型構造物に最適です。最良のプロジェクトでは、それぞれの材料が最も価値を発揮する場所で使用されます。.
