Сверхвысокоэффективный бетон: Характеристики и применение

Бетон со сверхвысокими эксплуатационными характеристиками (UHPC) определяется как “бетон, имеющий минимальную заданную прочность на сжатие 150 МПа с заданными требованиями по долговечности, растяжимости, пластичности и вязкости; для достижения заданных требований в состав обычно включается фибра”, согласно ACI 239R-18.
Обычно UHPC состоит из цемента, кварцевого песка, мелкого кварцевого песка, водоредуцирующих добавок высокого диапазона, стальных волокон и низкого отношения воды к цементу от 0,15 до 0,25. Можно использовать различные смеси с различными составляющими материалами, такими как крупный заполнитель и дополнительные материалы, для улучшения определенных свойств бетона.
Механические свойства UHPC включают прочность на сжатие более 150 МПа и устойчивое растяжение после растрескивания более 5 МПа. Прочность сверхвысокопрочного бетона значительно выше, чем у обычного бетона, поскольку его поры прерывистые, что снижает проникновение жидкости.
Именно поэтому данный вид бетона используется в различных гражданских сооружениях, таких как инфраструктура автомобильных дорог и восстановление конструкций, для решения некоторых из основных проблем проектирования, срока службы и стоимости жизненного цикла, связанных с использованием бетона.

  • Материалы и пропорции смесей
  • Укладка и отверждение UHPC
  • Применение UHPC
  • Преимущества UHPC
  • Стратегии производства UHPC

  • Улучшение однородности бетона за счет удаления крупного заполнителя в смеси.
  • Оптимизация градации и пропорций между основными компонентами смеси для уменьшения пустот между частицами компонентов смеси и, следовательно, повышения плотности бетона.
  • Повышение пластичности бетона за счет введения в бетонную смесь стальных волокон. Для преодоления хрупкости бетона в смесь добавляют не менее 2% по объему стальных волокон. Такие факторы, как соотношение сторон волокон, форма, а также производственные вопросы UHPC, такие как обрабатываемость, определяют максимальное содержание волокон.
  • Состав сверхвысокоэффективного бетона Состав сверхвысокоэффективного бетона

    Свойства сверхвысокоэффективного бетона

    1. Прочность

    Прочность на сжатие сверхвысокоэффективного бетона в десять раз выше, чем у традиционного бетона. Прочность на растяжение UHPC составляет около 10 МПа.

    2. Прочность

    В то время как прочность UHPC впечатляет, его долговечность превосходит все ожидания. UHPC по своим свойствам напоминает твердые породы.

    3. Устойчивость к замораживанию/оттаиванию

    UHPC показал 100% свойств материала после 600 циклов замораживания/оттаивания.

    4. Хлоридная проницаемость

    UHPC продемонстрировал значительно низкую миграцию хлоридов при испытании, менее 10%, проницаемость обычного бетона.

    5. Устойчивость к истиранию

    UHPC обладает превосходной стойкостью к истиранию, почти в два раза выше, чем обычный бетон.

    Материалы и пропорции смесей

    Ультравысокоэффективный бетон производится из следующих материалов:

  • портландцемент
  • кварцевый песок
  • Известняк и или кварцевая мука
  • мелкий песок
  • Высокоэффективные водопонижающие добавки
  • Вода
  • Стальные волокна
  • В таблице 1 представлены две возможные пропорции смеси для производства сверхвысокоэффективного бетона:
    Таблица 1 Две пропорции смеси сверхвысокоэффективного бетона по массе
    Компонент UHPC
    Пропорция смеси 1
    Пропорция смеси 2
    Цемент
    1
    Кремнеземистый дым
    0.325
    0.389
    Песок
    1.432
    0.967
    Кварцевый порошок/кремнеземистая мука
    0.300
    0.277
    Высокомолекулярная водоредуцирующая добавка
    0.027
    0.017
    Вода
    0.280
    0.208
    Стальные волокна
    0.200
    0.310
    Пропорции смеси для сверхвысокоэффективного бетона Пропорции смеси для сверхвысокоэффективного бетона

    Укладка и твердение УВПК

    Процедура заливки и отверждения UHPC аналогична процедурам, уже установленным для использования некоторых HPC. Жидкая смесь практически самостоятельно укладывается и не требует внутренней вибрации. При необходимости внешняя вибрация формы заставляет смесь плавно перетекать на место.
    После первоначального набора в течение 24 часов, процесс отверждения требует еще как минимум 48 часов, включая паровую баню при постоянной температуре 88 °C. Таким образом, смесь готова к нагрузке в течение трех дней по сравнению с почти 30 днями в случае обычного бетона.
    Заливка продольных соединений между балками настила и балок моста Заливка продольных соединений между настилом и балками на мосту

    Применение UHPC

  • Автодорожные мосты
  • Заливка в полевых условиях для сборных элементов моста (Joint-Fills)
  • Сваи/фундаменты
  • Безопасность и смягчение последствий взрыва
  • Сейсмическое усиление
  • Тонкостенные накладки на изношенные мостовые настилы
  • Пешеходные мосты
  • Восстановление
  • Хранение отработанного ядерного топлива
  • Фасады
  • Устойчивость к ударам
  • Агрессивные среды
  • Навесы/оболочки
  • UHPC используется для строительства мостовой конструкции UHPC используется для строительства мостовых конструкций

    Преимущества UHPC

  • Упрощенные технологии строительства
  • Скорость строительства
  • Повышенная долговечность
  • Сокращение технического обслуживания
  • Сокращение времени выхода из эксплуатации
  • Минимальные перерывы в работе
  • Уменьшенный размер и сложность элементов
  • Увеличенный срок службы
  • Улучшенная устойчивость
  •  

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: