1. Tartóssági tulajdonságok
Az UHPC beton egyik fő célja, hogy olyan strapabíró legyen, mint a szikla, és hosszú ideig kitartson jelentős minőségromlás nélkül. A betonszerkezeteket jellemzően ott lehet felállítani, ahol a közvetlen környezethez tapadnak, és elkerülhetetlen zord körülményeknek lehetnek kitéve, mint például: víz behatolása, vegyi támadás, acélkorrózió, alkáli-szilícium-dioxid reakciók, fagyás-olvadás ciklusok és szénsavváltozás. . Az ilyen zord körülményeknek való hosszú távú kitettség a betonszerkezetek károsodásához vezethet, ami megnövekszik a szerkezeti karbantartási költségekhez. Ezekben a tartóssági kérdésekben kulcsfontosságú pont a betonmátrix áteresztőképessége. Ha a beton kevésbé áteresztő, akkor tartósabb lesz. Az UHPC betonhoz használt alapanyagok és új technológiák lehetővé teszik olyan kivételes tartósságú beton kifejlesztését, amely ellenáll a zord környezetnek és hosszú élettartammal rendelkezik.
A permeabilitást befolyásoló fő tényezők a sűrűség mikroszerkezete és a beton mátrix porozitása. A durva adalékanyag kizárása, a finom és ultrafinom részecskék, például dűnehomok és szilícium-dioxid füst hozzáadása, a víz és a kötőanyag arányának csökkentése és a híg szuperlágyító együttesen homogenizálja a keveréket, ezáltal nagymértékben csökkenti a pórusokat.
A vízfelvevő képesség az UHPC beton áteresztőképességi együtthatója, és nagy tartósságának jelének tekinthető. A beton vízfelvevő képességének csökkenése a betonmátrix porozitásának csökkenését jelenti. Ha a víz és a kötőanyag aránya csökken, ezek a pórusok csökkennek. Mivel az UHPC beton vízmegkötő aránya jóval alacsonyabb, mint a hagyományos betoné, Dobias et al. kimutatták, hogy az UHPC vízabszorpciós együtthatója 5-ször alacsonyabb, mint a hagyományos betoné. Ha a pórusok a közönséges beton egytizedénél kisebbek, az UHPC beton mátrixa át nem eresztő lesz.
A jó tartósság másik jele a beton azon képessége, hogy ellenáll a kémiai támadásoknak, például a kloridionoknak. Ha a betonmátrix áteresztő, a kloridionok behatolhatnak a mátrixba, tönkretehetik az acél passzivációját, és elősegíthetik a korróziós folyamat megindulását. Az acélt passziváló lúgos réteg védi a korróziótól, amelyet a kloridionok korrozív hatása károsíthat. Az UHPC beton sűrű és át nem eresztő mátrixa miatt azonban a kloridionok behatolása elhanyagolható, és az UHPC beton jó ellenállást mutat az acélkorrózióval szemben.
Sok kutató tanulmányozta a különböző környezeti expozíciókat, például a fagyást-olvadást és az időjárási viselkedést. A fagyás-olvadás akkor következik be, amikor a betonmátrixba belépő vízrészecskék megfagynak és kitágulnak a beton pórusain kívül. Sok kutató kismértékű romlást és elhanyagolható minőségromlást figyelt meg több száz fagyasztási-olvasztási ciklus után 800 ciklusig. Ezenkívül Hakeem, Azad és Ahmad a nedves-száraz és meleg-hideg ciklusokat tanulmányozta. Kimutatták, hogy az UHPC megőrizte erejét agresszív expozíciós körülmények között is. Valójában a betonaljzat elég tartós lesz ahhoz, hogy hosszú ideig kitartson bevonat vagy festék nélkül.
2. Mechanikai tulajdonságok
Az elvégzett kísérleti vizsgálatok kimutatták, hogy az UHPC építőanyagként kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. A nyomószilárdság az UHPC beton elsődleges mechanikai tulajdonsága, és kritikus fontosságú annak biztosításában, hogy a szerkezet ellenálljon a meghatározott terheléseknek. Más mechanikai tulajdonságok, valamint a nagy tartósság mutatójának is tekintik. Valójában a nagy betonszilárdság két fő elv eredménye: az anyagrészecskék tömörítése és a víz és a kötőanyag aránya. A víz-kötőanyag arány hatása az UHPC nyomószilárdságra. A szilícium-dioxid füst tartalma is növelheti a nyomószilárdságot. A kikeményítési módszer jelentős hatással van a nyomószilárdságra is, mivel a gőzkezelés jobb, mint a hagyományos térhálósítás.
Az acélszálaknak nincs jelentős hatása a nyomószilárdságra, másrészt viszont növelhetik az UHPC beton szakítószilárdságát. Acélszálak esetében az UHPC szakítószilárdsága általában az 15-20MPa tartományba esik, ami majdnem kétszerese az acélszálak nélküli UHPC szakítószilárdságának. Ez az érték az UHPC beton nyomószilárdságának csaknem egytizede-kéttizede.
A nyomószilárdság értékével kapcsolatban egyes kutatók szerint a nyomószilárdság általában nagyobb, mint 120 MPa, míg mások szerint 150 MPa-tól kezdődik. Mindkét esetben sokkal erősebb, mint a közönséges beton. A kutatók szerint az UHPC nyomószilárdsága és minden mechanikai tulajdonsága sokkal jobb, mint a közönséges betoné.
Ezenkívül az UHPC hajlítószilárdsága 30 MPa-ig terjed, ami magas hőmérsékleten kikeményedett állapotban vagy hosszú távú, 28 napos normál állapotban érhető el. Ezt az értéket számos hivatkozás említi. 30 MPa feletti, 40 MPa-ig vagy 30-50 MPa tartományba esik. Mivel a hivatkozott tanulmányból származnak az eredmények, az átlagos 28-napi hajlítószilárdság 31 MPa, és a referencia-ökölszabály szerint az UHPC hajlítószilárdsága több mint ötszöröse a közönséges betonénak. A táblázatunkban az UHPC értéke 30 MPa-ig látható.
Az UHPC hasítási szakítószilárdsága a táblázatban 20 MPa maximális értékként szerepel. Ezt az értéket számos hivatkozás említi. A hivatkozás például azt állítja, hogy "a szálas hozzáadott UHPC mátrixok szakítószilárdsága általában 15-20MPa tartományba esik". Ezenkívül a hivatkozás azt állítja, hogy "a keverékek szakítószilárdsága 8-15MPa tartományba esik". Az UHPC szakítószilárdsága a nyomószilárdságának egytizedének tekinthető, azaz ha a nyomószilárdság 150 MPa, akkor az 15 MPa szakítószilárdság.
Az UHPC szakítótulajdonságai eltérnek a hagyományos betonokétól a cementkötésű kompozit mátrix szakítós repedési képessége és a szálerősítés repedésáthidaló viselkedése miatt. A szálerősítésű hagyományos betonhoz képest az UHPC jelentős, tartós repedés utáni szakítóképességet mutathat a repedés lokalizálása, a szálak kihúzása és a szakítóképesség elvesztése előtt.
Mivel az UHPC-t egyre gyakrabban használják a modern építőiparban, húzó- és nyomótulajdonságainak meghatározása kulcsfontosságú a szerkezeti viselkedés, a numerikus modellezés és a törésmechanika tanulmányozásához.
Doo et al. rámutatott arra, hogy a szálak jellemzői, mint például a száltartalom, az alak, a méretarány, az orientáció és az eloszlás nagy hatással vannak a szálerősítésű, ultra-nagy teljesítményű beton szakító tulajdonságaira. A rosttartalom növelése a legmeggyőzőbb módja a szakítószilárdság javításának, beleértve a szakítószilárdságot és a szakítóképességet. Ez azt jelenti, hogy a szükséges szakítószilárdság megfelelő mennyiségű szál felhasználásával érhető el.
Habel és mtsai. három különböző húzási viselkedés sematikus diagramját mutatta be, amelyeket az UHPC mutathat: I) lineáris rugalmas viselkedés repedés előtt; II) deformációs keményedési viselkedés repedés és diszkrét repedés után; és III) repedés-specifikus lágyulás a deformáció lokalizációja során. Viselkedés.
