Доска делается из бетона uhpc ultra high performance concrete

Обновлено: 10.01.2025

Характеристики сверхвысокой прочности бетона в ранней стадии при различных условиях затвердения

Сила Ultra-High Performance Concrete (UHPC) может чувствительно зависить от используемого способа отвердения. Однако, в отличие от производства на сборном заводе, в UHPC, где доступен стандартный высокотемпературный пар отвердения, оптимальное условие отвердения редко реализуется с монолитно-месте UHPC. Таким образом, тенденция развития прочности при сжатии UHPC было экспериментально изучено в этом исследовании, с акцентом на прочность в раннем возрасте, предполагая различные условия отвердения ожидаемых на месте. Бетонные образцы были испытаны при различных условиях с переменными, включая температуру отвердения, время задержки до начала отвердения, продолжительность отвердения, и состояние влаги. Предложены несколько условий для отвердения, которые требуются, когда UHPC залит на месте и должен получить определенную прочность на начальной стадии. Ожидается, что практическое использование UHPC на строительных площадках может быть ускорено с помощью данного исследования.

Ключевые слова: сверхвысокие характеристики бетона; отвердение; прочность; с отливкой на месте

Сверхвысокой характеристики бетона (UHPC) был одним из наиболее активных областей исследований бетона в последнее время, потому что он может внести свой вклад в более длительный срок службы и экономической эффективности структур [1,2]. Недавние обширные исследования, проведенные на UHPC еще более улучшило качество высокой прочности и высокой производительности бетона 4. В то время как UHPC обладает превосходными механическими свойствами с точки зрения сжимающих и прочности на разрыв, пластичность и прочность, а также высокую текучесть и прочность, строгий контроль качества, необходимые для обеспечения этих целевых стандартов для его производства. Термин UHPC обычно охватывает различные виды вяжущих композиционных материалов, разработанных для аналогичных целей. Аналогично обычный бетон, UHPC могут быть либо изготовлены в виде сборных железобетонных элементов на заводе или отливать на месте на строительной площадке. Помимо полностью отливать на месте UHPC структур, хотя структура UHPC сборного типа планируется для стабильного контроля качества и ускорения строительства [5], некоторые компоненты, такие как суставы сборных сегментов UHPC, по-прежнему должны быть установлены на месте [6]. Эти отлитые на месте компоненты структуры UHPC могут существенно повлиять на общее качество структуры и строительства скорости, так как они отлиты, возможно, при ограниченных и неблагоприятных условий на месте. Другим важным применением монолитно-месте UHPC является реабилитация существующих структур [1,7].

В ряде исследований были сосредоточены на определении, является ли указанный предел прочности при сжатии UHPC может быть достигнута через 28 дней при нормальном влажного отвердения без термической обработки [1,3,7]. В некоторых случаях, однако, указанная сила должна быть получена в более раннем возрасте UHPC ускорить скорость строительства. Таким образом, данное исследование представляет экспериментальные результаты по характеристикам развития прочности в раннем возрасте от UHPC в различных условиях отвердения мыслимых на месте. Что касается терминологии для раннего возраста, не существует четкого определения того, как короткий ранний возраст бетона. Тем не менее, 7-дневная прочность на сжатие, которая была определена в качестве главной темы данного исследования, ссылаясь на дней, необходимых для стандартного пропаривания в растениеводстве, можно рассматривать как прочность в раннем возрасте по сравнению с прочностью 28 дней, что, как правило, принят для целей проектирования. Факторы, рассматриваемые в экспериментальной программе включают температуру отвердения, время задержки до начала отвердения, продолжительность отвердения, и состояние влаги. Сильные сравнивали с таковыми из образцов отверденных с помощью стандартного высокотемпературного пара. На основе анализа результатов испытаний, несколько требований, для отвердения предложены, которые необходимы, когда указанная сила UHPC должна быть достигнута в раннем возрасте, даже если ее отливкой на месте.

2. Отвердение UHPC

2.1. Развитие K-UHPC

Для конструкции сочетание UHPC, улучшенные механические свойства должны быть рассмотрены, такие как прочность, пластичность и ударную вязкость, в дополнение к высокой текучестью свежеуложенного бетона и долговечности.

Рисунок 1. Состав K-сверхвысокой характеристики бетона (K-UHPC) (не в масштабе).

Указанный предел прочности при сжатии, прочность трещин, и прочность на разрыв K-UHPC так высоки, как 180, 9,5 и 13 МПа соответственно. Для того, чтобы обеспечить эти целевые силы, начального отверждения и высокотемпературного пара отверждения рекомендуется последовательно [4]. Первоначальное отверждение поддерживается при температуре 20 ° С в течение 12-48 ч, с 24 ч рекомендованными, сразу после отливки. Следующие высокотемпературный пар отверждения проводят при температуре 90 ° С в течение 24-72 ч, обычно, с 48 ч рекомендуется. Было подтверждено, что сильные стороны, которые превышают указанные сильные стороны могут быть получены даже в раннем возрасте, сразу после отверждения, если вышеуказанные критерии отверждения выполнены. Эти критерии были введены с учетом отверждение сборного членов. Тем не менее, когда K-UHPC отлит на месте, критерии едва встречались во многих случаях, в результате трудности в регулировании температуры и влажности, из-за ограниченных обстоятельствах сайта. Это исследование сосредоточено на минимальных условиях отверждения залитого на месте K-UHPC (в тех случаях, когда стандартная пропаривания не доступен на сайте), которые необходимы для обеспечения такой же силы цели, что и сборного K-UHPC в раннем возрасте. Другие свойства K-UHPC, такие как усадка, в том числе доминантного аутогенной усадки, были исследованы в предыдущих исследованиях [9].

2.2. Предыдущие исследования

Тем не менее, как правило, трудно применить идеальную схему отверждения с точки зрения температуры и влажности, когда UHPC отлит на месте, потому что строительная площадка имеет подчиненное состояние в лабораторию или сборного бетонного завода; реалистичной схемы отверждения следует, таким образом, быть разработаны на месте. Некоторые исследователи сосредоточились на определении того, могут ли UHPC достичь указанной предел прочности при сжатии через 28 суток при воздействии окружающей среды или комнатной температуре и достаточной влажности в течение определенного периода времени [1,3]. Тем не менее, иногда указанная сила должна быть обеспечена в течение более короткого периода, чтобы продвинуть дату завершения структуры, даже в худших условиях сайта, как и исследованы в этом исследовании.

Ишии и др. [5] показано, что в раннем возрасте сила UHPC, что они применяются к пешеходного моста была снижена с 215 до 147 МПа, когда температура пропаривания была снижена с 90 до 70 ° С. Кох и др. [13] сообщили о результатах 20 ° отверждения K-UHPC, как показано на рисунке 2. Было отмечено, что 190 МПа была достигнута на 91 дней при влажном отверждении, который похож на ожидаемый сразу после того, как 90 ° пропаривания прочность , в то время как только 60% от 190 МПа была достигнута в течение 7 дней. Для сравнения, только 80% от 190 МПа была достигнута даже в 91 день при сухом состоянии, что свидетельствует о важности влаги в излечении. Ahlborn и др. [14] сообщили о том, что сила UHPC без 90оС пропаривания была снижена до 69% и 83% от указанной прочности на 7 и 28 дней, соответственно. Кроме того, они изучали влияние времени задержки перед пропаривания и пришел к выводу о том, что время задержки даже до тех пор, как 10 или 24 дней не оказывает существенного влияния на прочность после пропаривания. Schachinger и др. [15] анализировали степень гидратации с использованием ядерного магнитного резонанса и силу UHPC с точки зрения отверждения температурах в пределах от 20 до 90 ° С. Они показали, что постепенное увеличение степени гидратации микрокремнезема в образце отверждают при относительно низкой температуре с задержкой заданного набора прочности на целых несколько лет. Накаяма и др. [16] также показали, что в раннем возрасте сила UHPC уменьшилась, поскольку температура отверждения снижена. Мацубара и др. [6] применили систему отопления, которая может реализовать 40 или 60 ° С в процессе отверждения совместных компонентов монолитных вместо сборного UHPC. Сборного UHPC используется достигла 180 МПа при температуре отверждения 85 ° С и продолжительностью 30 ч. Такой же уровень прочности был достигнут даже в компонентах монолитных месте с температурой отверждения 40 или 60 ° С поддерживается в течение 7 дней. Honma и др. [17] сравнили развитие прочности UHPC отвержденной при 20 и 40 ° С с тем, что при 90 ° С пропаривания. Разность прочности при каждой температуре отверждения было значительным на 7 и 28 дней, но стал менее значимым на 91 день. Химический механизм и микроструктуры в процессе отверждения и гидратации бетона представлены в некоторых работах [18,19].

Рисунок 2. Развитие прочности при сжатии K-UHPC с различными условиями отверждения [13].

3.Испытания UHPC

3.1. Тестовые переменные и подготовка образцов

Как уже обсуждалось ранее, качество UHPC в значительной степени зависит от условий отверждения, таких как температура отверждения и влаги состояние и т.д. Тем не менее, подготавливая систему пропаривания на строительной площадке (что необходимо для обеспечения быстрого набора прочности) было бы неэкономичным и связано с некоторыми трудностями из-за его временного использования во время отверждения и требуемой подвижности вдоль литья вместо бетона. Таким образом, было бы очень важно определить эффективный метод отверждения для монолитного месте UHPC, принимая во внимание состояние сайта, период строительства, экономики и требуемой прочности UHPC.

В данном исследовании испытываемые переменные определяются путем ослабления условий способа-прототипа отверждения K-UHPC [4,13], который был deonstrated быть достаточным для обеспечения заданного прочности на сжатие 180 МПа сразу после отверждения. Прототип соответствует порядку первоначального влажного отверждения в течение 24 ч после отливки, распалубки, и пара влажного отверждения с 90°С в течение 48 ч. Как показано в таблице 2, дополнительные условия, рассматриваемые в данном исследовании, являются: нижний отверждающие температурах 20°С, 40°С и 60° С; длительность начального отверждения (также называемое время задержки в данном исследовании), который укорочен до 12 часов или продлен до 48 ч; длительность основного отверждения (также называется время отверждения или непрерывного времени в данном исследовании), который укорочен до 12 или 24 ч; и тип влажных условий отверждения. Условия влажности во время отверждения подразделяются на четыре типа. Прилагаемый или запечатанный условие реализуется путем плотно оборачивать образца с полиэтиленовой пленкой, чтобы гарантировать, что внутренняя влага не испаряется. Сухую условие обеспечивается сухой нагревательной камере, в то время как постоянная температура и влажность камеры, как показано на рисунке 3, используется для применения воды или пара состояние.

Рисунок 3. Камера для постоянной температуры и влажности.

Температура мишени отвердение камеры достигается при увеличении 15 С в час и та же скорость изменения температуры применяется при спуске. Время отвердения оценивается на основе только на период постоянной температуре. Хотя влага непрерывно подается в течение начального периода отвердения со стандартным методом вулканизации K-UHPC, принимая во внимание любые неблагоприятные ситуации сайта, предполагается, в этом исследовании, что образец подвергают сухом состоянии в течение начального отвердения, независимо от формы удаление проводится в 12 ч после отливки. Таким образом, начальный период отвердения также называют время задержки в этом исследовании, так как отвердение на самом деле не выполняется в течение этого периода. В закрытом состоянии, тем не менее, образец запечатывается немедленно после того, как форма будет удалена, как это можно ожидать на месте. Кроме того, в то время как другие условия влажности продолжаться только до тех пор, пока во время отвердения, прилагаемая состояние сохраняется до тех пор, пока сила измеряется в течение 7 дней, так как эта ситуация может быть легко применен на месте. Поскольку цель данного исследования заключается в изучении, насколько тесно сила достигает указанного прочность на сжатие в пределах раннего возраста, 7 дней прочности на сжатие измеряются в соответствии со стандартным методом испытаний [4,20]. Средняя прочность на сжатие вычисляется путем усреднения прочности трех образцов для каждой тестовой переменной. Форма образца представляет собой цилиндр с диаметром 100 мм и высотой 200 мм согласно соответствующим техническим требованиям [4,21]. Как будет показано в сравнении, представленной в более поздней части, они являются наиболее широко используемые размеры, насколько цилиндрическая форма обеспокоен. Хотя образец с различными размерами использовали в некоторых предыдущих исследованиях, размер не превышает 150 мм в диаметре и 300 мм в высоту самое большее. Он может быть в достаточной степени предположить, что внутренняя температура этих мелких образцов используется на практике, является ли это цилиндр или куб, равномерно распределен в соответствии с температурой окружающей среды отвердения; и, таким образом, эффект от формы и размеров образца на распределение температур и разработок, связанных прочности незначителен. Компоненты K-UHPC смешивали с помощью специального смесителя, который был разработан для UHPC [8]. Образцы для испытаний были получены следующие соответствующие спецификации [4,21] с точки зрения размещения, консолидации, отделки и обеспечения самолета заканчивается.

Тестируемые переменные этого теста отвердения в основном включают в себя четыре случая температуры отвердения три случая времени задержки перед началом основного отвердения, три случая основного времени отвердения и четыре случая состояния влаги. Они приведены в таблице 2 и на рисунке 4 с объяснения нескольких сокращений. На рисунке 4, если одна из букв "Т", "М", "ДТ" и "КТ" дается как есть, тогда все тестовые переменные, связанные с этим письмом включены в соответствующий случай. Например, Т-М-24-48 указывает на то, что случаи, которые отверждают в течение 48 часов, начиная с 24 ч после отливки, причем все время отвердения и условия увлажнения включены.

Рис. 4. Сокращения переменных тест отвердения.

3.2. Влияние температуры полимеризации

Средняя прочность на сжатие образцов со стандартной паровой отвердения (24 ч первоначального отвердения и последующих 48 ч. основной отвердения при 90 С) 201.0 МПа, как показано в таблице 3, что составляет 112% от заданной прочности 180 МПа. Результаты теста, как воздействуют различные температуры отвердения, другие условия остаются такими же, как у стандартной тепловлажностной обработки, представлены в таблице 3. Как лечить температуры уменьшается, средней прочности на сжатие также снижается, что приводит к 97%, 76% и 61% от заданной прочности для температуры отвердения до 60°С, 40°С и 20°С соответственно.

На рис. 5 показаны характеристики развития силы в зависимости от температуры полимеризации и состояние влаги с другие условия остаются такими же. Прочность при сжатии была пропорциональна температуре отвердения, независимо от состояния влажности. В целом прилагаемое Положение привело к довольно хорошее развитие силы по сравнению с другими условия влажности, особенно при низких температурах, хотя были только пассивные меры, чтобы предотвратить испарение воды в бетоне. Как упоминалось ранее, прилагаемое Положение сохранялось до тех пор, пока сила была измерена на 7 дней, так что оставшаяся вода в бетоне может быть использовано для гидратации и набора прочности. Однако, были другие условия, влага сохраняется только в течение времени отвердения, что означает, что образцы были подвержены сухих условиях в течение оставшегося времени до измерения силы. Как следствие, на температуру застывания 40 С, самая высокая прочность на сжатие был 149.0 МПа в закрытом состоянии, в то время как низкая 131.7 МПа в сухом состоянии. Прочность полученных из прилагаемого состояние было примерно на 10% выше, чем у других влаги для отвердения температуре 40°С. при более высоких температурах, прочность уровня в закрытом состоянии остается по-прежнему высокой, как это было только 2,4% и 1,0% ниже, чем самые сильные, полученных в Steam

отвердение при 60 и 90 С соответственно. Поэтому, для развития силы к-UHPC, он также эффективен, чтобы попытаться сохранить воды, содержащейся в бетоне, обернув поверхность такого материала, как лист полиэтилена вместо того, чтобы обеспечить активную подачу воды в бетоне. Другими словами, для непрерывной подачи воды не представляется возможным, следующее наиболее эффективные стратегии, чтобы защитить поверхность от испарения. Сухом состоянии оказывают негативное влияние на прочность во всем диапазоне температур за счет испарения воды, необходимой для гидратации.

Таким образом, становится очевидным, что развитие сила к-UHPC ускоряется как лечить повышение температуры. Хотя 7-дневная прочность 60°С представлен на рис. 5 не достигнет определенной прочности на сжатие, разница между этими двумя преимуществами, не был значительным. Как будет показано далее, в некоторых других случаях отверждают при 60 С, указанное прочности был превышен, регулируя время задержки.

Важно также оценить, когда определенной прочности достигается в тех случаях, когда указанные силы не достигнуто в 7 дней. Несколько случаев превышения заданной прочности за 28 дней, как будет обсуждаться позже. Многих других случаях, в конечном итоге, может достигнуть определенной прочности, как видно на рис. 2, а также подтверждено в предыдущих исследованиях. Является ли задержка развития силы является приемлемым, зависит от график продвижения сайта и сроки строительства.

В данном исследовании представлены результаты экспериментов по влиянию различных условий отвердения K-UHPC на развитие прочности в раннем возрасте с целью увеличения поля применимости K-UHPC. Основываясь на результатах предыдущего расследования, следующие выводы можно сделать:

● По мере увеличения температуры отвердения, развитие прочности при сжатии K-UHPC был ускорен. Сила 7-день был почти линейно пропорционально температуре отвердения, который варьировал от 20°С до 90°С. Некоторые образцы вылечены при температуре 60 ° С в течение 48 ч достигается 180 МПа в течение 7 дней, что указанная прочность при сжатии K-UHPC, при условии, что надлежащее время задержки наряду с тщательной обработкой влаги предусмотрены. Сухом состоянии, следует избегать, особенно в UHPC на основе соотношения низкой воды к вяжущего. Прилагаемый состояние, при котором бетонная поверхность покрыта тонким пластиковым листом был также эффективен по сравнению с влажным отвердением.

● Эффект времени задержки в диапазоне от 12 до 48 ч до начала основного отвердения на развитие прочности K-UHPC не ясно, независимо от температуры отвердения. В приложении поля, поэтому, время задержки не будет иметь отрицательное воздействие на прочность, если он не является либо слишком длинным или слишком коротким.

Использованные источники

1. Denarié, E.; Brühwiler, E.; Znidaric, A. Full scale application of UHPFRC for the rehabilitation of bridges—from the lab to the field. 2005. Available online: samaris.zag.si/ (accessed on 11 August 2015).

2. Richard, P.; Cheyrezy, M. Composition of reactive powder concretes. Cem. Concr. Res. 1995, 25, 1501–1511. [CrossRef]

3. Wille, K.; Naaman, A.E.; Parra-Montesinos, G.J. Ultra-high performance concrete with compressive strength exceeding 150 MPa (22 ksi): A simpler way. ACI Mater. J. 2011, 108, 46–54.

4. Korea Concrete Institute. Design Recommendations for Ultra-High Performance Concrete K-UHPC; KCI-M-12-003. Korea Concrete Institute: Seoul, Korea, 2012.

5. Ishii, T.; Nishio, H.; Matsuyama, T.; Miyajima, A.; Yokohata, K.; Gotou, M.; Xin, J.; Hirai, Y. Manufacture and construction of a PC through girder type pedestrian bridge using ultra high strength fiber reinforced concrete. In Proceedings of 8th International Symposium on Utilization of High-Strength and High-Performance Concrete, Tokyo, Japan, 27–29 October 2008; pp. 1270–1275.

6. Matsubara, N.; Ohno, T.; Sakai, G.; Watanabe, Y.; Ishii, S.; Ashida, M. Application of a new type of ultra high strength fiber reinforced concrete to a prestressed concrete bridge. In Proceedings of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, 5–7 March 2008; pp. 787–794.

7. Brühwiler, E.; Denarié, E. Rehabilitation of concrete structures using ultra-high performance fibre reinforced concrete. In Proceedings of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, 5–7 March 2008; pp. 895–902.

8. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology. Development of Design and Construction System Technology for Hybrid Cable Stayed Bridge; KICT 2012-075. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology: Goyang-si, Korea, 2012.

9. Koh, K.; Ryu, G.; Kang, S.; Park, J.; Kim, S. Shrinkage properties of ultra-high performance concrete (UHPC). Adv. Sci. Lett. 2011, 4, 948–952. [CrossRef]

10. Carino, N.J.; Lew, H.S.; Volz, C.K. Early age temperature effects on concrete strength prediction by the maturity method. Am. Concr. Inst. J. Proc. 1983, 80, 93–101.

11. American Concrete Institute. Guide for the Use of Silica Fume in Concrete; ACI 234R-96. American Concrete Institute: Farmington Hills, MI, USA, 1996.

12. Holland, T.C. Silica Fume User’s Manual; Federal Highway Administration: Washington, DC, USA, 2005.

13. Koh, K.T.; Park, J.J.; Ryu, G.S.; Kang, S.T. Effect of the compressive strength of ultra-high strength steel fiber reinforced cementitious composites on curing method. J. Korean Soc. Civ. Eng. 2007, 27, 427–432.

14. Ahlborn, T.M.; Mission, D.L.; Peuse, E.J.; Gilbertson, C.G. Durability and strength characterization of ultra-high performance concrete under variable curing regimes. In Proceedings of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, 5–7 March 2008; pp. 197–204.

15. Schachinger, I.; Hilbig, H.; Stengel, T. Effect of curing temperature at an early age on the long-term strength development of UHPC. In Proceedings of the 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, 5–7 March 2008; pp. 205–212.

16. Nakayama, H.; Ishinaka, M.; Naruse, H.; Fujii, K.; Nakase, H. Development of processing technology of super high-strength precast concrete column. In Proceedings of 8th International Symposium on Utilization of High-Strength and High-Performance Concrete, Tokyo, Japan, 27–29 October 2008; pp. 959–966.

17. Honma, D.; Kojima, M.; Mitsui, K. Curing methods and strength development of ultra-high strength concrete with 150–200 N/mm2. Proc. Jpn. Concr. Inst. 2012, 34, 1234–1239.

18. Neville, A.M. Properties of Concrete, 4th ed.; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, USA, 1996.

19. Mehta, P.K.; Monteiro, P.J.M. Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, 4th ed.; McGraw-Hill Education: New York, NY, USA, 2013.

20. American Society for Testing and Materials. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens; ASTM C39/C39M-15a. ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2015.

21. American Society for Testing and Materials. Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory; ASTM C192/C192M-14. ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2014.

22. American Society for Testing and Materials. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixture by Penetration Resistance; ASTM C403/C403M-08. ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2008.

Одной из основных проблем, связанным с бетоном является совершенствование и использование бетона нового поколения. Появление в строительной индустрии такого бетона дало новый виток, в общем, понятие о строительстве и строительных работах.

Преимущества бетона нового поколения

Шедевры из бетона нового поколения

Одними из самых распространенных шедевров строительства с применением нового бетона является:

Мост, который построен через пролив Акаси, который находится в Японии, пролетом почти в 2000 м;
Всем известный тоннель, который проходит под Ла-Маншем, также построен при помощи этого бетона;
Неописуемо высокий и красивый небоскреб, высота которого составляет 610 м, а этажей в нем 125.

Что можно получить, используя бетон нового поколения

Использование поколения нового бетона в строительстве позволяет гарантированно получить надежное и безопасное здание и сооружение. Данный бетон отлично перенесет все любое пагубное воздействие окружающей среды, а также с завидной стойкостью перенесет все нагрузки, которые могут на него оказываться.

Технические свойства бетона нового поколения

Применение бетона нового поколения

Бетон с такими качествами сейчас в основном применяется в строительстве специальных монолитный конструкций, а также в строительстве покрытия на взлетно-посадочных полос и аэродромах. Именно там где самое большое значение имеют такие качества как прочность и надежность.

Читайте также: