1. Vlastnosti trvanlivosti
Jedním z hlavních cílů UHPC betonu je, aby byl odolný jako kámen a vydržel dlouhou dobu bez výrazné ztráty kvality. Typicky lze betonové konstrukce postavit tam, kde jsou přilnavé k bezprostřednímu prostředí a mohou být vystaveny nevyhnutelným drsným podmínkám, jako je: pronikání vody, chemické napadení, koroze oceli, reakce alkalického kovu a oxidu křemičitého, cykly zmrazování a rozmrazování a změna kyseliny uhličité. . Dlouhodobé vystavení takovým drsným podmínkám může způsobit poškození betonových konstrukcí, což má za následek zvýšené náklady na údržbu konstrukce. Klíčovým bodem v těchto otázkách trvanlivosti je propustnost betonové matrice. Pokud je beton méně propustný, bude odolnější. Typy základních materiálů a nové technologie používané pro UHPC beton umožní vývoj betonu s mimořádnou odolností, který odolá drsnému prostředí a má dlouhou životnost.
Hlavními faktory ovlivňujícími propustnost jsou hustotní mikrostruktura a poréznost betonové matrice. Vyloučení hrubého kameniva, přidání jemných a ultrajemných částic, jako je dunový písek a křemičitý úlet, snížení poměru vody k pojivu a zředěný superplastifikátor budou spolupracovat na homogenizaci směsi, čímž se výrazně zmenší její póry.
Nasákavost je koeficient propustnosti UHPC betonu a lze ji považovat za známku jeho vysoké trvanlivosti. Snížení nasákavosti betonu znamená snížení pórovitosti betonové matrice. Když se sníží poměr vody k pojivu, tyto póry se zmenší. Vzhledem k tomu, že poměr vody a pojiva UHPC betonu je mnohem nižší než u konvenčního betonu, studie Dobiase a kol. ukázaly, že koeficient nasákavosti UHPC je 5krát nižší než u běžného betonu. Když jsou póry menší než jedna desetina běžného betonu, matrice UHPC betonu bude nepropustná.
Dalším znakem dobré trvanlivosti je schopnost betonu odolávat chemickým útokům, jako jsou chloridové ionty. Pokud je betonová matrice propustná, mohou chloridové ionty pronikat matricí, ničit pasivaci oceli a podporovat nástup procesu koroze. Ocel je chráněna před korozí pasivační alkalickou vrstvou, která může být poškozena korozním působením chloridových iontů. Vzhledem k husté a nepropustné matrici UHPC betonu je však průnik chloridových iontů zanedbatelný a UHPC beton vykazuje dobrou odolnost vůči korozi oceli.
Mnoho výzkumníků studovalo různé environmentální expozice, jako je mráz-tání a chování počasí. Zmrazování a rozmrazování nastává, když částice vody vstupující do betonové matrice zmrznou a expandují mimo póry betonu. Mnoho výzkumníků pozorovalo malé zhoršení a zanedbatelnou ztrátu kvality po stovkách cyklů zmrazování a rozmrazování až po 800 cyklů. Kromě toho Hakeem, Azad a Ahmad studovali cykly mokré-suché a horké-studené. Ukázali, že UHPC si zachovalo svou pevnost i v agresivních podmínkách expozice. Ve skutečnosti bude betonový podklad dostatečně odolný, aby vydržel dlouhou dobu bez potřeby nátěrů nebo barev.
2. Mechanické vlastnosti
Provedené experimentální studie ukázaly, že UHPC má jako stavební materiál vynikající mechanické vlastnosti. Pevnost v tlaku je primární mechanická vlastnost UHPC betonu a je kritická pro zajištění, že konstrukce vydrží specifikovaná zatížení. Je také považován za indikátor dalších mechanických vlastností a také vysoké životnosti. Vysoká pevnost betonu je ve skutečnosti výsledkem dvou hlavních principů: shlukování částic materiálu a poměru vody k pojivu. Vliv poměru voda-pojivo na pevnost v tlaku UHPC. Pevnost v tlaku může zvýšit i obsah křemičitého úletu. Způsob vytvrzování má také významný vliv na pevnost v tlaku, přičemž vytvrzování párou je lepší než běžné vytvrzování.
Ocelová vlákna nemají významný vliv na pevnost v tlaku, ale na druhou stranu mohou zvýšit pevnost UHPC betonu v tahu. U ocelových vláken je pevnost v tahu UHPC obvykle v rozmezí 15-20MPa, což je téměř dvojnásobek hodnoty pevnosti v tahu UHPC bez ocelových vláken. Tato hodnota je téměř desetina až dvě desetiny pevnosti v tlaku UHPC betonu.
Pokud jde o hodnotu pevnosti v tlaku, někteří vědci tvrdí, že pevnost v tlaku je obvykle větší než 120 MPa, zatímco jiní říkají, že začíná od 150 MPa. V obou případech je mnohem pevnější než běžný beton. Podle těchto výzkumníků jsou pevnost v tlaku a všechny mechanické vlastnosti UHPC mnohem lepší než u běžného betonu.
Dále se uvádí, že pevnost v ohybu UHPC je ohodnocena do 30 MPa, čehož je dosaženo ve stavu vytvrzeném za vysoké teploty nebo v dlouhodobém normálním stavu 28 dní. Tato hodnota byla zmíněna v mnoha referencích. Uvádí se, že má přes 30 MPa, až 40 MPa nebo v rozsahu 30-50 MPa. Vzhledem k tomu, že výsledky odvozené z odkazované studie, průměrná pevnost v ohybu za 28-den je 31 MPa a orientační pravidlo uvádějící, že pevnost v ohybu UHPC je více než pětkrát větší než u běžného betonu, je pevnost v ohybu UHPC je v naší tabulce uveden jako Hodnoty do 30 MPa.
Trhací pevnost UHPC v tahu je v tabulce uvedena jako maximální hodnota 20 MPa. Tato hodnota byla zmíněna v mnoha referencích. Odkaz například uvádí, že „matrice UHPC s přidaným vláknem mají obvykle pevnost v tahu v rozsahu 15-20MPa“. Kromě toho odkaz uvádí, že „u směsí bylo hlášeno, že mají dělenou pevnost v tahu v rozmezí 8-15MPa“. Pevnost v tahu UHPC lze považovat za jednu desetinu jeho pevnosti v tlaku, to znamená, že pokud je pevnost v tlaku 150 MPa, je to pevnost v tahu 15 MPa.
Tahové vlastnosti UHPC se liší od vlastností běžného betonu v důsledku schopnosti cementové kompozitní matrice praskat v tahu a chování vláknité výztuže přemosťovat trhliny. Ve srovnání s konvenčním betonem vyztuženým vlákny může UHPC vykazovat významnou, trvalou tahovou kapacitu po prasknutí před lokalizací trhliny, vytržením vláken a ztrátou tažné kapacity.
Vzhledem k tomu, že UHPC se stále více používá v moderním stavebnictví, je stanovení jeho tahových a tlakových vlastností zásadní pro studium jeho strukturního chování, numerického modelování a lomové mechaniky.
Doo a kol. poukázal na to, že vlastnosti vláken, jako je obsah vláken, tvar, poměr stran, orientace a distribuce, mají velký vliv na tahové vlastnosti vlákny vyztuženého ultra-vysokohodnotného betonu. Zvýšení obsahu vlákniny je nejpřesvědčivější způsob, jak zlepšit vlastnosti v tahu, včetně pevnosti v tahu a energetické kapacity při přetržení. To znamená, že požadované pevnosti v tahu lze dosáhnout použitím dostatečného množství vlákna.
Habel a kol. ukázal schematický diagram tří různých chování v tahu, které může UHPC vykazovat: I) lineární elastické chování před vznikem trhlin; II) chování při deformačním zpevnění po praskání a rozptýleném diskrétním praskání; a III) změkčení specifické pro trhliny během lokalizace deformace. Chování.
