1. Pwodiksyon tradisyonèl yo
Konkrè modèn kòmanse ak sab ak gravye nan diferan gwosè, ki melanje nan prezans dlo ak gwo materyèl la obligatwa siman Portland, ki mare tout granula yo ansanm pou fòme yon materyèl ki sanble ak wòch. Joseph Asputin te envante siman Portland an 1824; li fèt pa chofaj ak fanm k'ap pile mineral yo kalkè ak ajil epi ajoute yon ti kantite jips. Pita, li te pwopoze pa pitit gason l 'William Asputin nan ane 1840 yo. Konkrè òdinè, ki fèt ak siman Portland ak granula, jeneralman konsidere kòm premye jenerasyon konkrè.
Sepandan, sa a ki kalite konkrè asosye ak yon mank de fòs rupture ak duktilite, sa ki lakòz echèk nan gwo bout bwa ak estrikti dal. Sa a Se poutèt sa te mennen nan Aparisyon nan konkrè dezyèm jenerasyon, kote ranfòsman asye yo te konsidere kòm solisyon an nan pwoblèm sa yo. Joseph Monier ak Francois Coignet se te premye pyonye ranfòsman konkrè nan dezyèm mwatye 19yèm syèk la. Yo akòde anpil patant pou ranfòse diferan kalite estrikti. Depi lè sa a, konbinezon asye ak konkrè se te prensipal materyèl bilding nan tout 19yèm ak 20yèm syèk yo. Ogmantasyon nan fòs konpresiv konkrè pandan 20yèm syèk la. Fòs konpresyon nan premye mwatye syèk sa a te varye ant 20 ak 40MPa.
Apre mitan -20yèm syèk la, yon defi te parèt pou ogmante fòs pou pote pi gwo chay estrikti ki pi avanse yo. Pandan deseni sa yo, fòs konpresiv la depase 40 MPa. Sa a se reyalize pa seleksyon bab li alatranp nan granula, kòm granul fèb pa ka ase fò pou pote chay lou, ak pa diminye rapò a nan dlo a materyèl lyan. Rapò sa a se envès pwopòsyonèl ak fòs konpresiv. Envansyon nan melanj dlo-diminye diminye kontni dlo, sa ki pèmèt enjenyè ogmante fòs san yo pa afekte travayabilite.
2. Nouvo jenerasyon konkrè modèn
(1) Prensip ak definisyon
Malgre amelyorasyon anvan yo, toujou gen bezwen pou:
(a) Beton ak pi gwo fòs;
(b) Anpeche iyon klori ak lòt sibstans danjere antre nan solisyon an konkrè, ki ka mennen nan korozyon nan ba fè ak pòv durability konkrè;
(c) Materyèl altènatif ki ka ranplase siman Portland pou diminye emisyon monoksid kabòn 2 ki emèt nan atmosfè a pandan pwodiksyon siman.
Se poutèt sa, Ultra High Performance Concrete, oswa UHPC te devlope kòm yon nouvo teknoloji konkrè ki ka satisfè nòm yo mande yo. Li te devlope baze sou konpreyansyon ke diminye rapò dlo-siman pou kont li pa ase pou reyalize pèfòmans ki nesesè yo. Anplis de sa, file optimize yo obligatwa pou patikil amann ak ultrafin; distribisyon an gwosè kòm byen ke fòm nan ak bon jan kalite teksti nan patikil sa yo dwe ak anpil atansyon kontwole.
Diferans nan sistèm filler ant UHPC ak konkrè tradisyonèl yo. Dansite matris la UHPC se menm plis amelyore. Sa a mande pou eliminasyon an nan granul koryas ak distribisyon an nan patikil ultrafin nan nivo mikwostriktirèl ranpli vid ki genyen ant pi gwo patikil. Amelyorasyon nan sistèm filler UHPC pral sètènman ogmante fòs konkrè UHPC, amelyore durability ak pèfòmans jeneral.
An reyalite, UHPC se yon nouvo fòm konkrè ki se yon nouvo materyèl bilding konpoze. Segondè fòs konpresiv li yo ak duktilite yo reyalize pa optimize anbalaj la nan patikil amann ak ultra-amann ak adisyon nan fib asye. An patikilye, optimize sa a pral distribye inifòmman tout patikil sou yon echèl mikwoskopik pou pake espas ki antoure pa pi gwo patikil. Se konsa, yon matris dans ak pèmeyabilite ki ba reyalize bay konkrè ak pwopriyete ekselan.
UHPC gen definisyon diferan. Gen kèk chèchè defini tèm nan an tèm de eleman prensipal li yo. Pou egzanp, Farzad et al. defini UHPC kòm yon materyèl ki baze sou siman ak yon distribisyon eleman patikil amelyore, yon rapò dlo-a-siman materyèl ki mwens pase 0.2, ak yon pòsyon enpòtan nan fòmasyon fib entèn yo. Mishra&Singh te defini UHPC kòm yon kalite espesyal nan beton ki fòme ak melanj reyaktif ki gen anpil grenn (sa vle di lafimen silica ak kwats amann), fib, ak superplastizers pandan y ap gen plis kontni lyan ak rapò ki ba dlo-a-ind. Aimee & Shafiq defini tèm nan kòm yon melanj fib-ranfòse, ultra-dlo-diminye, silica fimen-siman ak yon rapò ki ba anpil dlo-siman (W/C), karakterize pa prezans nan sab kwatz trè byen ak yon dyamèt. 0.15 a 0.60 mm, pandan y ap pa total òdinè. Ahmad et al. (2{{20}}16) defini UHPC kòm lè l sèvi avèk gwo kontni siman, lafimen silica (0.1-1 um), ak superplastizer ansanm ak sab kwats trè byen (0.{{21). }}.60 mm), poud kwatz (mwens pase 10 um), ak Yon melanj ki pwodui san fib total koryas. Nematollahi et al. defini UHPC kòm yon konpoze ki baze sou siman ki gen ladann materyèl amann ak koub klasman optimize, trè wo-fòs fib microsteel disrè, ak yon rapò ki ba anpil dlo-siman ki mwens pase 0.25. Lòt chèchè defini UHPC ki baze sou pwopriyete siperyè mekanik ak rezistans li yo. Pou egzanp, Aroraa et al. defini UHPC kòm yon materyèl ak mikwostrikti milti-echèl Enjenieri pou fòs konpresiv trè wo, gwo fòs flexural ak rupture, ak gwo duktilite. Li, J. et al. defini tèm nan kòm yon materyèl konpoze inovatè ki ka yon kandida potansyèl pou estrikti konkrè ekspoze a anviwònman korozivite.
Ki baze sou definisyon ki anwo a, nou ka pwopoze yon definisyon ki konbine eleman prensipal yo ak pwopriyete siperyè UHPC ak teknoloji debaz ki dèyè pwodiksyon UHPC. Se poutèt sa, UHPC se yon nouvo jenerasyon materyèl bilding ki baze sou siman ak fòs konpresiv trè wo, gwo duktilite, ak dirab, ki baze sou: mikwo-optimizasyon nan total amann ak ultra-amann (fimen silica ak sab), adisyon nan rediksyon dlo Ajan itilize pou diminye rapò dlo-siman, ak fib asye wo-fòs yo itilize pou ranfòsman.
(2) Konpozan kontras ultra-wo
Konkrè UHPC ki gen gwo fòs, duktil, ak dirab konpoze de sab amann, lafimen silica, dlo, melanj dlo-diminye, ak fib asye.
① Amann total
Fine total se yon materyèl eleman enpòtan pou fòs ak processability nan UHPC. Li kenbe estabilite nan beton an akòz kapasite li pou pote pi gwo chaj. Akòz inertness li yo, li tou reziste move tan. Gwosè patikil li yo se pi gwo nan mitan matris UHPC, sòti nan 150 μm a 600 μm. Li kapab sab silica, sab kwatz, oswa sab natirèl.
Sab silica se chè pou UHPC. Quartz sab, nan lòt men an, ki disponib, men li pran tan kraze li soti nan total koryas oswa wòch natirèl. Nan contrast, sab natirèl ka fasil epi efektivman itilize kòm total amann pou UHPC. Pou egzanp, pwovens lès Arabi Saoudit gen sab dune amann.
② Portland siman
Siman Portland òdinè se materyèl prensipal obligatwa epi lè li melanje ak dlo, li idrate epi li vin tounen yon solid ki mare tout granul nan konkrè UHPC. Li se sitou pwodui nan de matyè premyè debaz; kalkè ak ajil. Apre yo fin kraze ak fanm k'ap pile, materyèl sa yo chofe nan yon au pou pwodwi klinker siman, ki se plis tè moulen ti kantite jips nan yon poud amann. Li se apeprè de fwa (600-1000 kg/m) kontni yo itilize nan konkrè òdinè, ak yon dyamèt mwayèn 15 μm. Se poutèt sa, li konsidere kòm dezyèm pi gwo gwosè patikil nan mitan matris UHPC. Akòz ti pwopòsyon dlo, yo pral itilize pòsyon ki pa idrate nan siman an ak lòt granula pou optimize anbalaj.
③ Silisyòm poud
Lafimen silica oswa mikrosilik se yon materyèl dechè pa pwodwi ki soti nan lafimen founo ki pwodui metal Silisyòm ak alyaj ferosilicon. Dyamèt mwayèn nan patikil yo wonn nan poud silica se 0.15 μm, ak pifò patikil yo mwens pase 1 μm. Se poutèt sa, yo se patikil ki pi piti nan matris la UHPC, 100 fwa pi piti pase patikil siman. Se poutèt sa li konsidere kòm yon filler ekselan pou ranpli vid ki genyen ant pi gwo patikil nan matris UHPC. Itilizasyon materyèl ultrafin sa a kreye yon matris dans ki amelyore pwopriyete mekanik ak rezistans nan konkrè.
Lafimen silica ka itilize nan melanj UHPC nan ranje 150-250 kg/m3 (10-30% mas siman). Relasyon ant fòs konpresiv ak kontni lafimen silica nan konkrè UHPC. Ou ka jwenn konkrè ki gen yon fòs ki wo tankou 81MPa san lafimen silica. Sepandan, lè yo ogmante kontni lafimen silica a, fòs konpresiv la ogmante rapidman. Youn nan dezavantaj prensipal yo nan materyèl sa a se ke li mande pou plis dlo akòz patikil trè byen li yo, men ak yon superplasticizer, ka kontni an menm dlo dwe konsève.
④ dlo
Dlo se yon materyèl enpòtan pou fabrike UHPC. Dlo potab se apwopriye epi li anjeneral yo itilize pou konkrè òdinè. Kantite dlo a dwe ase pou konplete pwosesis hydrasyon an epi kenbe operasyon. Rapò minimòm dlo-siman (w/c) pou konkrè òdinè se apeprè 0.4–0.5, ki gen ladan dlo travayabilite. Kantite dlo a se envès pwopòsyonèl ak fòs konpresiv la, sa vle di si dlo a ogmante, fòs la diminye. Depase dlo ki pa itilize pou hydrasyon kreye vid nan melanj konkrè a, ki ogmante pèmeyabilite epi redwi fòs beton an.
Nan teknoloji UHPC, itilizasyon aditif segondè-diminye dlo ede kenbe processability san depase dlo. Kidonk, rapò w/c a pral desann nan nivo pi bon an nan seri 0.14–0.22. Sa a lakòz yon ogmantasyon nan fòs konpresiv ak amelyore tout lòt pwopriyete konkrè.
⑤ Gwo ranje dlo diminye ajan
Depi travayabilite melanj konkrè redwi lè yo melanje ak kontni imidite ki ba, ajan diminye dlo oswa ajan ki diminye dlo ki gen gwo efikasite, tankou polycarboxylates, bezwen ajoute nan konkrè UHPC pandan pwosesis melanje pou amelyore travayabilite li yo. Konsènan enfliyans nan konpozisyon chimik, li ta dwe nan seri a nan 0.5-2.0%, tankou Courtial, elatriye. Sepandan, jan anpil chèchè revele, kontni an pi bon. se 1.5-2.4.
⑥ Steel fib
Beton san ranfòsman gen tandans fè ka zo kase paske li se frajil nan lanati ak fant pa ka sispann. Se poutèt sa, fib asye yo itilize ranfòse matris la UHPC bay pi bon rezistans nan jenerasyon krak, osi byen ke pi bon fòs rupture ak rezistans ka zo kase. Fib asye yo karakterize pa fòm yo, longè, dyamèt, volim, oryantasyon, ak fòs.
