1. Vlastnosti trvanlivosti
Jedným z hlavných cieľov UHPC betónu je, aby bol odolný ako kameň a dlho vydržal bez výraznej straty kvality. Typicky môžu byť betónové konštrukcie postavené tam, kde sú priľnavé k bezprostrednému prostrediu a môžu byť vystavené nevyhnutným drsným podmienkam, ako sú: prenikanie vody, chemické napadnutie, korózia ocele, reakcie alkalických kovov a oxidu kremičitého, cykly zmrazovania a rozmrazovania a výmena kyseliny uhličitej. . Dlhodobé vystavenie takýmto drsným podmienkam môže spôsobiť znehodnotenie betónových konštrukcií, čo má za následok zvýšené náklady na údržbu konštrukcie. Kľúčovým bodom v týchto otázkach trvanlivosti je priepustnosť betónovej matrice. Ak je betón menej priepustný, bude odolnejší. Typy základných materiálov a nové technológie používané pre UHPC betón umožnia vývoj betónu s výnimočnou odolnosťou, ktorý odolá drsnému prostrediu a má dlhú životnosť.
Hlavnými faktormi riadiacimi priepustnosť sú hustota mikroštruktúry a pórovitosť betónovej matrice. Vylúčenie hrubého kameniva, pridanie jemných a ultrajemných častíc, ako je dunový piesok a kremičitý úlet, zníženie pomeru vody k spojivu a zriedený superplastifikátor budú spolupracovať na homogenizácii zmesi, čím sa výrazne znížia jej póry.
Nasiakavosť je koeficient priepustnosti UHPC betónu a možno ho považovať za znak jeho vysokej trvanlivosti. Zníženie nasiakavosti betónu znamená zníženie pórovitosti betónovej matrice. Keď sa zníži pomer vody k spojivu, tieto póry sa zmenšia. Keďže pomer vody a spojiva v UHPC betóne je oveľa nižší ako v bežnom betóne, štúdia Dobiasa a kol. ukázali, že koeficient absorpcie vody UHPC je 5-krát nižší ako u bežného betónu. Keď sú póry menšie ako jedna desatina bežného betónu, matrica UHPC betónu bude nepriepustná.
Ďalším znakom dobrej trvanlivosti je schopnosť betónu odolávať chemickým útokom, ako sú chloridové ióny. Ak je betónová matrica priepustná, chloridové ióny môžu preniknúť do matrice, zničiť pasiváciu ocele a podporiť nástup korózneho procesu. Oceľ je chránená pred koróziou pasivujúcou alkalickou vrstvou, ktorá sa môže poškodiť korozívnym pôsobením chloridových iónov. Avšak vďaka hustej a nepriepustnej matrici UHPC betónu je prienik chloridových iónov zanedbateľný a UHPC betón vykazuje dobrú odolnosť voči korózii ocele.
Mnoho výskumníkov študovalo rôzne environmentálne expozície, ako je mráz-topenie a správanie počasia. Zmrazovanie a rozmrazovanie nastáva, keď častice vody vstupujúce do betónovej matrice zamrznú a expandujú mimo póry betónu. Mnoho výskumníkov pozorovalo malé zhoršenie kvality a zanedbateľnú stratu kvality po stovkách cyklov zmrazovania a rozmrazovania až po 800 cyklov. Okrem toho Hakeem, Azad a Ahmad študovali cykly mokré-suché a horúce-studené. Ukázali, že UHPC si zachovalo svoju pevnosť v agresívnych podmienkach vystavenia. V skutočnosti bude betónový podklad dostatočne odolný, aby vydržal dlhú dobu bez potreby náterov alebo farieb.
2. Mechanické vlastnosti
Vykonané experimentálne štúdie ukázali, že UHPC má ako stavebný materiál vynikajúce mechanické vlastnosti. Pevnosť v tlaku je primárnou mechanickou vlastnosťou UHPC betónu a je rozhodujúca na zabezpečenie toho, aby konštrukcia odolala špecifikovaným zaťaženiam. Považuje sa tiež za indikátor iných mechanických vlastností a tiež vysokej odolnosti. Vysoká pevnosť betónu je v skutočnosti výsledkom dvoch hlavných princípov: zhlukovania častíc materiálu a pomeru vody k spojivu. Vplyv pomeru voda-spojivo na pevnosť v tlaku UHPC. Pevnosť v tlaku môže zvýšiť aj obsah oxidu kremičitého. Spôsob vytvrdzovania má tiež významný vplyv na pevnosť v tlaku, pričom vytvrdzovanie parou je lepšie ako bežné vytvrdzovanie.
Oceľové vlákna nemajú významný vplyv na pevnosť v tlaku, ale na druhej strane môžu zvýšiť pevnosť v ťahu UHPC betónu. Pre oceľové vlákna je pevnosť v ťahu UHPC zvyčajne v rozsahu 15-20MPa, čo je takmer dvojnásobok hodnoty pevnosti v ťahu UHPC bez oceľových vlákien. Táto hodnota predstavuje takmer jednu desatinu až dve desatiny pevnosti v tlaku UHPC betónu.
Pokiaľ ide o hodnotu pevnosti v tlaku, niektorí výskumníci tvrdia, že pevnosť v tlaku je zvyčajne väčšia ako 120 MPa, zatiaľ čo iní hovoria, že začína od 150 MPa. V oboch prípadoch je oveľa pevnejší ako obyčajný betón. Podľa týchto výskumníkov sú pevnosť v tlaku a všetky mechanické vlastnosti UHPC oveľa lepšie ako u bežného betónu.
Ďalej sa ukazuje, že pevnosť v ohybe UHPC je hodnotená do 30 MPa, čo sa dosahuje vo vytvrdnutom stave pri vysokej teplote alebo v dlhodobom normálnom stave 28 dní. Táto hodnota bola spomenutá v mnohých referenciách. Uvádza sa nad 30 MPa, až 40 MPa alebo v rozsahu 30-50 MPa. Keďže výsledky odvodené z odkazovanej štúdie, priemerná pevnosť v ohybe za 28-deň je 31 MPa a orientačné pravidlo, ktoré uvádza, že pevnosť v ohybe UHPC je viac ako päťkrát väčšia ako pevnosť v ohybe bežného betónu, UHPC je v našej tabuľke uvedený ako hodnoty do 30 MPa.
Pevnosť v štiepení UHPC je uvedená v tabuľke ako maximálna hodnota 20 MPa. Táto hodnota bola spomenutá v mnohých referenciách. V odkaze sa napríklad uvádza, že „matrice UHPC s pridaným vláknom majú zvyčajne pevnosť v ťahu v rozsahu 15-20MPa“. Okrem toho sa v odkaze uvádza, že "zmesi boli hlásené, že majú delenú pevnosť v ťahu v rozsahu 8-15MPa". Pevnosť v ťahu UHPC možno považovať za jednu desatinu jeho pevnosti v tlaku, to znamená, že ak je pevnosť v tlaku 150 MPa, je to pevnosť v ťahu 15 MPa.
Ťahové vlastnosti UHPC sa líšia od vlastností bežného betónu v dôsledku schopnosti cementovej kompozitnej matrice praskať v ťahu a vláknitej výstuže pri premosťovaní trhlín. V porovnaní s konvenčným betónom vystuženým vláknami môže UHPC vykazovať značnú, trvalú ťahovú kapacitu po prasknutí pred lokalizáciou trhlín, vyťahovaním vlákien a stratou ťahovej kapacity.
Keďže UHPC sa čoraz viac používa v modernej konštrukcii, určenie jeho ťahových a tlakových vlastností je rozhodujúce pre štúdium jeho štrukturálneho správania, numerického modelovania a lomovej mechaniky.
Doo a spol. poukázal na to, že vlastnosti vlákien, ako je obsah vlákien, tvar, pomer strán, orientácia a distribúcia, majú veľký vplyv na ťahové vlastnosti vláknami vystuženého ultra-vysokohodnotného betónu. Zvýšenie obsahu vlákniny je najpresvedčivejší spôsob zlepšenia ťahových vlastností, vrátane pevnosti v ťahu a energetickej kapacity pri pretrhnutí. To znamená, že požadovanú pevnosť v ťahu je možné dosiahnuť použitím dostatočného množstva vlákna.
Habel a kol. ukázal schematický diagram troch rôznych ťahových vlastností, ktoré môže UHPC vykazovať: I) lineárne elastické správanie pred praskaním; II) správanie pri deformačnom spevnení po prasknutí a rozptýlenom oddelenom praskaní; a III) zmäkčenie špecifické pre trhliny počas lokalizácie deformácie. Správanie.
