UHPC означает Бетон со сверхвысокими эксплуатационными характеристиками. Обычный бетон - это стандартный бетон, используемый для большинства плит, балок, колонн и фундаментов. Ключевое отличие заключается не только в прочности. Более существенное различие заключается в поведение материала после растрескивания, Кроме того, он хорошо блокирует воду и соли в течение длительного срока службы. UHPC обычно нуждается в строгом контроле производства. Обычный бетон более щадящий, более дешевый, к тому же его легче производить в больших объемах.
Ниже приведено практическое сравнение, которое поможет вам выбрать подходящий материал для вашего проекта.
Что такое обычный бетон?
Обычный бетон - это основной строительный материал на основе цемента, используемый в повседневном строительстве. В нем используются цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель, а также добавки при необходимости. Его прочность на сжатие зависит от конструкции, но многие смеси общего назначения относятся к категории 20-40 МПа диапазон.
Обычный бетон хорош тем, что его легко дозировать, легко укладывать и он экономически выгоден. Его также легко армировать арматурой. Именно так большинство конструкционных бетонных систем справляются с напряжением.
Там, где используется обычный бетон
- жилые фундаменты
- балки и колонны с арматурой
- плиты перекрытия
- тротуары
- подпорные стены
Что такое UHPC?
UHPC - это усовершенствованный цементный композит. Обычно армированное волокно, Он имеет очень низкое соотношение воды и вяжущего, а также оптимизированную упаковку частиц. FHWA описывает UHPC как цементный композит с w/cm ниже 0,25, плюс высокий процент прерывистых внутренних волокнистое армирование. FHWA также отмечает, что прочность на сжатие UHPC выше 150 МПа, плюс устойчивая прочность на разрыв после разрушения выше 5 МПа, С прерывистой структурой пор, которая уменьшает проникновение жидкости.
ACI 239R-18 устанавливает аналогичные рамки. Он ограничивает применение UHPC бетоном с минимальной заданной прочностью на сжатие 150 МПа, плюс заданные требования к долговечности, пластичности при растяжении и вязкости. ACI отмечает, что для удовлетворения этих требований в состав обычно включаются волокна. ACI также подчеркивает очень низкую проницаемость благодаря плотной, прерывистой структуре пор.
Для производства UHPC часто используют цемент, кремнеземную пыль, мелкий кварцевый песок, высокоэффективные водопонижающие добавки, а также волокна. По данным ACI, типичное соотношение воды и вяжущего составляет около 0.15-0.25. ACI также отмечает, что в UHPC часто используется волокно с содержанием 2% или более по объему, Так как волокна обеспечивают пластичность при растяжении.
Отличие #1: Конструкция смеси и ингредиенты
Обычное использование бетона крупный заполнитель в качестве основного каркаса. Это уменьшает содержание пасты и снижает стоимость. Смесь разрабатывается с учетом требований к обрабатываемости, прочности и долговечности, но, как правило, имеет более широкий диапазон допустимых отклонений на местности.
UHPC обычно меняет стратегию. Для повышения однородности часто уменьшают или исключают крупный заполнитель в матрице. Он полагается на упаковку частиц мелких размеров для уменьшения пустот. ACI обобщает три основных принципа: более высокая однородность, более высокая плотность за счет упаковки и более высокая пластичность за счет волокон.
FHWA также рассматривает UHPC как оптимизированную систему градации с низким содержанием w/cm и большим объемом армирующего волокна.
Практический результат на месте
- Обычный бетон может поставляться большинством заводов готовых смесей со стандартным управлением.
- UHPC часто требует более жесткого контроля сырья, более жесткого контроля влажности, а также более высокой энергии смешивания. ACI отмечает, что смешивание UHPC происходит по-другому и требует дополнительной энергии из-за ограниченного количества воды и небольшого количества крупного заполнителя.
Разница #2: Прочность и поведение при растрескивании
Обычный бетон обладает хорошей прочностью на сжатие. У него слабая прочность на растяжение, поэтому он трескается при растяжении. В конструкциях арматура несет большую часть растягивающих усилий. Бетон несет нагрузку на сжатие.
Прочность UHPC на сжатие и растяжение после трещин значительно выше. По данным FHWA, прочность на сжатие UHPC выше 150 МПа, плюс устойчивая прочность на разрыв после разрушения выше 5 МПа.
ACI также подчеркивает пластичность при растяжении, а также деформационное упрочнение или упруго-пластическое поведение при одноосном растяжении в типичных составах UHPC.
Что это означает на практике
- Обычный бетон трескается раньше под действием напряжения, поэтому борьба с трещинами в значительной степени зависит от расположения арматуры, покрытия и деталей.
- UHPC может выдерживать растягивающее напряжение после растрескивания, поскольку волокна перекрывают трещины. Ширина трещин может оставаться небольшой, к тому же материал может поглотить больше энергии до разрушения.
UHPC не устраняет необходимость в проектировании. Он меняет возможные варианты. Он также может позволить проектировщикам уменьшить количество обычной арматуры в определенных элементах, если это позволяет метод проектирования. ACI отмечает, что стальные волокна могут улучшить пластичность, а также позволяют отказаться от армирования мягкой сталью в некоторых случаях.
Отличие #3: Долговечность и проницаемость
Обычный бетон может быть долговечным, но долговечность зависит от соотношения воды и цемента, дисциплины твердения, толщины покрытия, а также класса воздействия. Если трещины широко раскрываются, вода и хлориды быстрее достигают стали. Это повышает риск коррозии.
UHPC широко известен своей очень низкой проницаемостью. FHWA связывает это с прерывистой структурой пор, которая уменьшает проникновение жидкости.
ACI также утверждает, что UHPC имеет очень низкую проницаемость благодаря плотной, прерывистой структуре пор.
Это утверждение также подтверждается результатами испытаний. В работе FHWA по определению свойств материала UHPC компания Graybeal сообщила о быстрой проницаемости для хлоридов (ASTM C1202) ниже 50 кулонов для UHPC, обработанного паром, и значительно более низкие значения для необработанного UHPC по мере его созревания.
Где это важнее всего
- морские зоны
- воздействие противообледенительной соли
- зоны химического разбрызгивания
- Морозостойкие регионы с высокой влажностью
- мостовые соединения и заливки, где часто случаются протечки
Отличие #4: Производство, отверждение и контроль качества
Обычное производство бетона стандартизировано. Большинство заводов могут поставлять его с обычным контролем качества. Укладка и твердение по-прежнему имеют значение, но рабочий процесс уже привычен.
UHPC требует более жесткого контроля процесса. ACI объясняет, что в состав UHPC входит ограниченное количество воды и мало крупного заполнителя, поэтому для смешивания требуется дополнительная энергия для диспергирования воды и преодоления слабого внутреннего перемешивания.
Во многих проектах UHPC также проходит более формальные испытания. ASTM C1856/C1856M - это широко распространенный стандарт для изготовления и испытания образцов UHPC. В общедоступной аннотации к стандарту отмечается, что он применяется к УПЦК с заданной прочностью на сжатие не менее 120 МПа, плюс номинальный максимальный размер заполнителя менее 5 мм, плюс определенный диапазон расхода.
Практическое воздействие
- UHPC требует строгой дисциплины при дозировании.
- UHPC выигрывает от пробных смесей, а также от последовательных планов отверждения.
- Для смешивания, укладки и отделки UHPC часто требуются квалифицированные бригады.
Разница #5: стоимость и ценность
Обычный бетон выигрывает по стоимости материала. Он широко доступен. При армировании сталью он подходит для большинства конструкций.
UHPC стоит дороже. ACI прямо отмечает, что стоимость UHPC высока по сравнению с обычным бетоном, поэтому его использование должно быть направлено на применение, где задействованы сразу несколько его полезных свойств.
Поэтому решение редко бывает “UHPC везде”. Обычно это решение звучит так: “UHPC там, где это экономит стоимость жизненного цикла”.”
Когда UHPC может быть экономически эффективным
- Более тонкие секции, снижающие собственную нагрузку
- Прочные накладки, продлевающие срок службы
- Заливки, снижающие вероятность протечек
- элементы, где ремонт от коррозии обходится дорого
- проекты, где стоимость простоя высока
Где UHPC имеет смысл, где обычный бетон имеет смысл
Обычный бетон является стандартным выбором для большинства конструкций. Он экономичен. Он проверен временем. Его легко достать.
UHPC - это стратегический выбор. Это лучший вариант, когда вам нужно одновременно получить несколько преимуществ: высокую прочность, высокую долговечность, жесткий контроль трещин, а также длительный срок службы.
Выбирайте обычный бетон, если
- структура стандартная
- детализация арматуры проста
- воздействие умеренное
- простота цепочки поставок имеет значение
- ограниченный бюджет
Выбирайте UHPC, когда
- Долговечность определяет бизнес-показатели
- Вам нужны тонкие элементы
- Вам нужны высокие показатели растяжения системы материалов
- Высокий риск коррозии
- закрывающие заливки или стыки должны оставаться водонепроницаемыми
FHWA выделяет UHPC для решений в области мостовой инфраструктуры, включая тонкие накладки, облицовки, оболочки, а также литые соединения между сборными элементами.
Рекомендации экспертов: выбор волокна для проектов UHPC
Характеристики UHPC в значительной степени зависят от волокон. ACI отмечает, что пластичность повышается за счет волокон, при этом типичное содержание волокон составляет 2% или более по объему, а максимальное содержание зависит от формы волокна, соотношения сторон и пределов обрабатываемости.
Это делает выбор волокна настоящим инженерным рычагом. Он влияет на поведение при растяжении, контроль ширины трещин, энергию смешивания и качество отделки.
Как выглядит хороший процесс поддержки UHPC
- определить экспозицию, плюс срок службы цели
- определяйте требования к прочности на разрыв, а не только к прочности на сжатие
- выберите тип волокна, а также геометрию, основанную на этой цели
- Провести испытания смесей на текучесть, дисперсность волокон и поведение в раннем возрасте
- проверять производительность с помощью тестов, принятых в рамках проекта
Поддержка Ecocretefiber™
Ecocretefiber™ - это марка волокон от Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. Если вы разрабатываете смеси в стиле UHPC, мы можем оказать поддержку в выборе волокон, планировании дозировки и руководстве по смешиванию, а затем перейти к стабильным поставкам для повторного производства. Это наиболее полезно для заводов по производству сборных конструкций, а также для подрядчиков, которым нужны стабильные заливки для закрытия или долговечные ремонтные решения.
Заключение
Разница между UHPC и обычным бетоном больше, чем прочность на сжатие. Обычный бетон является стандартным выбором, потому что он экономичен, широко доступен и прост в строительстве. UHPC - это плотный, армированный волокнами композит с очень высокой прочностью, устойчивой способностью к растяжению после образования трещин, а также очень низкой проницаемостью.
Применение UHPC имеет смысл в тех случаях, когда прочность и длительный срок службы оправдывают более высокую стоимость материала. Обычный бетон по-прежнему лучше всего подходит для большинства традиционных конструкций. В лучших проектах каждый материал используется там, где он приносит наибольшую пользу.
