מה זה UHPC?
UH ב-UHPC הוא הקיצור של הביטוי (Ultra-High), המתייחס לרמה הגבוהה ביותר
המילה P (ביצועים) פירושה ביצועים ויעילות
C קיצור של בטון
UHPC מתייחס ל"בטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד"
כמה חזק UHPC?
מכיוון ש-UHPC הוא בטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד, כמה גבוהים יכולים להיות הביצועים שלו? אם לשפוט על פי תכונות הלחיצה העיקריות של בטון, חוזק הלחיצה של בטון רגיל הוא כ-15Mpa-30Mpa, בעוד חוזק הלחיצה של ברזל חזיר, שהוא קשה מאוד בחיי היומיום שלנו, הוא בדרך כלל 200Mpa. אומרים של-UHPC יש את חוזק הלחיצה הגבוה ביותר אבל יכול להגיע לתמונה של 810Mpa. ניתן לומר שבטון רגיל הוא "חמשת החלאות" מול UHPC.
ה"גבוה" של בטון אולטרה-גבוה (UHPC) אינו רק יכולת דחיסה בודדת.
"שלושת השיאים" של UHPC
"בטון בעל ביצועים גבוהים" ידוע בעיקר ב"שלושת השיאים" שלו: חוזק גבוה, עמידות גבוהה ויכולת עבודה גבוהה.
"חוזק גבוה"
כפי שהוזכר לעיל, חוזק הלחיצה המרבי של UHPC יכול להגיע ל-810Mpa. מכיוון שרמת התהליך של כל מדינה שונה למדי, UHPC דורש גם חוזק לחיצה מינימלי של יותר מ-150 מגפ"ס, חוזק גזירה של יותר מ-25 מג"פ, ובידוד תרמי גבוה ומרקם עדין עמיד למים, שיכול בעצם לבודד את כל המזיקים כְּלֵי תִקְשׁוֹרֶת. ניתן לומר שזהו עמוד ירקן לבן המחזיק את השמים, קרן זהב סגולה התומכת בים, ונושאת את השמיים באופן עצמאי.
"עמידות גבוהה"
לבטון מסורתי יש בהכרח פערים רבים. במקרה של טמפרטורות גבוהות או נמוכות, גשם מתמשך או שמש בוהקת, הפערים יגדלו עוד יותר וחיי השירות יתקצרו. ל-UHPC עצמו אין בעצם פערים. גם אם פערים קלים נגרמים על ידי כוחות חיצוניים, ל-UHPC יש גם יכולת ריפוי עצמי מופלאה.
UHPC שימש לראשונה בבניית גשרים כדי להפחית את המשקל העצמי של המבנה ולשפר את חיי השירות והעמידות של המבנה. חיי השירות יכולים להגיע ליותר מ-100 שנים.
"יכולת עבודה גבוהה"
בניגוד לבטון המסורתי, שהוא "עבה, מגושם, עבה וכבד", UHPC מסתמך על התכונות הפיזיקליות החזקות שלו כדי להפוך את המבנה לקל משקל במיוחד ובעל אסתטיקה ויזואלית חזקה. עם הביצועים המצוינים שלו, מעצבים יכולים לממש את הדמיון הפרוע שלהם.
ל-UHPC יש צפיפות גבוהה, גימור משטח גבוה, מרקם עדין ותחושה חמימה וכמו ירקן. בטון רגיל מחוספס לחלוטין מול UHPC. לא רק זה, הנקבוביות הנמוכה במיוחד הופכת את הסיכוי של UHPC לפחות להיות מזוהם, מה שמקל על הניקוי והתחזוקה.
מדוע UHPC כל כך חזק?
בטון מסורתי מוכן בדרך כלל ממלט, תערובות, חול וחצץ, מים ומרכיבים אחרים בפרופורציה מסוימת. לאחר ערבוב ואשפרה מסוימת, נוצר חומר מרוכב על בסיס צמנט המורכב בעיקר מאגרגט (חול וחצץ) ומלטף. עם זאת, התכונות הפיזיקליות והמכניות של אגרגטים מסורתיים של בטון ושל מלט שונות בתכלית, אשר מוגבלות בעיקר על ידי שלושת ההיבטים הבאים:
ראשית, עקב ההתפשטות והתכווצות התרמית של המים בתרחית המלט בטמפרטורות גבוהות או נמוכות, ייווצרו פערים באופן טבעי בין המצרף לסילרית המלט.
שנית, קשיות האגרגטים המורכבים בעיקר מחול וחצץ אינה גבוהה והנפח הגדול יגדיל עוד יותר את הסדקים בהפעלת כוח חיצוני. באופן כללי, ככל שנפח האגרגט גדול יותר, כך גדלים הסדקים.
שלישית, תהליך הערבוב של הבטון המסורתי הוא גס, ולכן האגרגטים התומכים בדיסת הבטון אינם מפוזרים באופן שווה והנקבוביות גבוהה יחסית, מה שמפחית מאוד את יכולת הדחיסה של הבטון.
זה הופך את הבטון המסורתי לשביר מאוד, עם עמידות דחיסה ירודה ועמידות נמוכה. התנגדות הלחץ היא רק 20Mpa-30Mpa.
• כדי לשפר את ביצועי הבטון, אנו מתחילים בעיקר משלוש הנקודות הבאות:
1. הפחיתו ככל האפשר את תכולת הלחות בבטון.
2. חפש חומרים קטנים וקשים יותר כאגרגטים.
3. הפחת נקבוביות והפיכת אגרגטים, מדיה וכו' לאחידה יותר.
"חומר מפחית מים מפחית את תכולת הלחות"
"אבקה עדינה במיוחד משפרת את הצפיפות"
בשנות ה-70, הדנים שיפרו מאוד את חוזק הבטון על ידי הוספת חומרים מפחיתי מים ואבקות עדינות במיוחד לבטון. תערובות מפחיתות מים מפחיתות משמעותית את תכולת הלחות בבטון. אבקה דקה במיוחד מתווספת למרכיבי הבטון כתערובת. באמצעות ערבוב מספק, הוא יכול לצמצם ביעילות את הפערים בין האגרגטים, למזער את איכות האוויר המעורב ולשפר את צפיפות החומר.
הבטון שטופל בשיטה הנ"ל נקרא HPC (בטון בעל חוזק גבוה). תיאורטית, התנגדות הלחיצה של HPC יכולה להגיע לחוזק של 120MPA (יכול לעמוד בכוח של 120 טון למ"ר).
"חומר מפחית מים מפחית את תכולת הלחות"
"אבקה עדינה במיוחד משפרת את הצפיפות"
בשנות ה-70, הדנים שיפרו מאוד את חוזק הבטון על ידי הוספת חומרים מפחיתי מים ואבקות עדינות במיוחד לבטון. תערובות מפחיתות מים מפחיתות משמעותית את תכולת הלחות בבטון. אבקה דקה במיוחד מתווספת למרכיבי הבטון כתערובת. באמצעות ערבוב מספק, הוא יכול לצמצם ביעילות את הפערים בין האגרגטים, למזער את איכות האוויר המעורב ולשפר את צפיפות החומר.
הבטון שטופל בשיטה הנ"ל נקרא HPC (בטון בעל חוזק גבוה). תיאורטית, התנגדות הלחיצה של HPC יכולה להגיע לחוזק של 120MPA (יכול לעמוד בכוח של 120 טון למ"ר).
"סיבי פלדה מגבירים חוזק"
"אבקה פעילה משפרת היתוך"
בסביבות שנות ה-90, אבקות מינרליות פעילות כגון אדי סיליקה ואבקה מינרלית שימשו כתערובות בטון סיבי פלדה עדינים שימשו להחלפת אגרגטים גסים מסורתיים, ונוספו אבקות אקטיביות עדינות במיוחד כדי לחסל את הפגמים הפנימיים של החומר. לרדת לנמוך ביותר. לסיבי פלדה חוזק גבוה יותר ונפח קטן יותר. אבקות מינרליות פעילות כמו אדי סיליקה ואבקה מינרלית יכולות להשיג דרגת איחוי גבוהה יותר בין חומרים מבחינה כימית. לאחר תחזוקה ארוכת טווח בסביבה בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה, הבטון יכול להיות מיקרוסקופי אופטימלי מבחינה מבנית. אפילו סדקים קלים בחומר יכולים לרפא את עצמם לאט תחת פעולת אבקת מינרלים פעילה.
"יציקה בלחץ גבוה"
"תחזוקה בטמפרטורה גבוהה"
מכיוון שהאבקה המינרלית הפעילה ממלאת תפקיד מוביל בכל התהליך, הבטון נקרא בשלב זה RPC (Reactive Poeder Concrete) בטון אבקה תגובתי. סוג זה של בטון כבר יכול להיות בעל תכונות פיזיקליות גבוהות במיוחד והוא נקרא גם UHPC.
באופן כללי, ניתן לחלק את RPC (בטון אבקה תגובתי) לשתי רמות בהתאם לתנאי אשפרה שונים. לאחר ריפוי במשך כ-3 ימים ב-20 מעלות -90 מעלות, חוזק הלחיצה של RPC יכול להגיע ל-200 MPA (הכוח יכול לשאת 200 טון למ"ר). ), סוג בטון זה נקרא PRC200. אם RPC נוצר באמצעות לחץ גבוה (הנקבוביות של UHPC נמוכה יותר בלחץ גבוה) ומתרפא ב-250 מעלות -400 מעלות, חוזק הלחיצה של RPC יכול להגיע ל-500MPA-800MPA. סוג בטון זה נקרא PRC800.
ישנם הבדלים גדולים ברמת האומנות והמדע והטכנולוגיה בין מדינות, ויש גם הבדלים גדולים בתקני ההערכה של UHPC בין מדינות. באופן כללי, בטון עם חוזק לחיצה העולה על 150 MPA יכול להיקרא בטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד (UHPC).
"המגבלות היחסיות של UHPC"
באופן כללי, אם UHPC רוצה להשיג חוזק גבוה יחסית, זה דורש ריפוי תרמי מסוים בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה כתנאי הכרחי. מצד שני, סיבי פלדה נוטים להצטבר במהלך תהליך הערבוב, ומצריכים ציוד ערבוב מקצועי בקנה מידה גדול. תנאי בנייה אלה קשים בעיקר להשגה עבור יציקה באתר. זה גם מוביל לכך שרוב UHPCs הם חלקים טרומיים שצריך להכין מראש במפעל, והעלות תהיה גבוהה מאוד.
האדריכל המוכשר Rudy Ricciot1 התייחס פעם ל-UHPC (Ultra High-Performance Concrete), "אנחנו לא יודעים כמה רחוק החומר הזה ייקח אותנו, אבל אנחנו בהחלט יכולים לשנות את העולם ביחד." אכן, כוחה של הטכנולוגיה הוא יותר כמו גשר, המוביל מעצבים לממלכת היצירתיות.
