UHPC là gì?
UH trong UHPC là viết tắt của cụm từ (Ultra-High), dùng để chỉ mức cao nhất
Chữ P (Performance) có nghĩa là hiệu suất, hiệu quả
C là viết tắt của Bê tông
UHPC đề cập đến "Bê tông tính năng siêu cao"
UHPC mạnh đến mức nào?
Vì UHPC là bê tông tính năng siêu cao nên hiệu suất của nó có thể cao đến mức nào? Đánh giá từ các đặc tính nén chính của bê tông, cường độ nén của bê tông thông thường là khoảng 15Mpa-30Mpa, trong khi cường độ nén của gang, loại vật liệu rất cứng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, thường là 200Mpa. Người ta nói rằng UHPC có cường độ nén cao nhất nhưng có thể đạt tới hình ảnh 810Mpa. Có thể nói bê tông thông thường là “năm cặn bã” trước UHPC.
Độ “cao” của bê tông siêu cao (UHPC) không chỉ nằm ở khả năng nén đơn lẻ.
“Ba đỉnh cao” của UHPC
"Bê tông tính năng siêu cao" chủ yếu được biết đến với "ba ưu điểm": cường độ cao, độ bền cao và khả năng thi công cao.
"cường độ cao"
Như đã đề cập ở trên, cường độ nén tối đa của UHPC có thể đạt tới 810Mpa. Do trình độ xử lý của mỗi quốc gia khá khác nhau nên UHPC cũng yêu cầu cường độ nén tối thiểu trên 150 Mpa, cường độ cắt trên 25 Mpa, khả năng cách nhiệt cao và khả năng chống thấm nước cao, kết cấu mịn, về cơ bản có thể cách ly mọi tác nhân gây hại. phương tiện truyền thông. Có thể nói đó là cột bạch ngọc chống đỡ bầu trời, chùm tia vàng tím nâng đỡ biển, độc lập gánh bầu trời.
"Độ bền cao"
Bê tông truyền thống chắc chắn có nhiều khoảng trống. Trong trường hợp nhiệt độ cao hoặc thấp, mưa liên tục hoặc nắng chói chang, các khe hở sẽ ngày càng mở rộng và tuổi thọ sử dụng sẽ bị rút ngắn. Bản thân UHPC về cơ bản không có khoảng trống. Ngay cả khi những khe hở nhỏ do ngoại lực gây ra thì UHPC cũng có khả năng tự liền vết thương thần kỳ.
UHPC lần đầu tiên được sử dụng trong xây dựng cầu để giảm trọng lượng chết của kết cấu và cải thiện tuổi thọ cũng như độ bền của kết cấu. Tuổi thọ của dịch vụ có thể đạt tới hơn 100 năm.
"Khả năng làm việc cao"
Không giống như bê tông truyền thống “dày, cồng kềnh, dày và nặng”, UHPC dựa vào đặc tính vật lý mạnh mẽ của mình để làm cho cấu trúc cực kỳ nhẹ và có tính thẩm mỹ thị giác mạnh mẽ. Với hiệu suất tuyệt vời của nó, các nhà thiết kế có thể hiện thực hóa trí tưởng tượng phong phú của mình.
UHPC có mật độ cao, bề mặt hoàn thiện cao, kết cấu mịn và cảm giác ấm áp như ngọc bích. Bê tông thông thường hoàn toàn thô trước UHPC. Không chỉ vậy, độ xốp cực thấp còn giúp UHPC ít bị nhiễm bẩn hơn, giúp việc vệ sinh và bảo trì dễ dàng hơn.
Tại sao UHPC lại mạnh mẽ đến vậy?
Bê tông truyền thống thường được chuẩn bị từ xi măng, phụ gia, cát và sỏi, nước và các thành phần khác theo một tỷ lệ nhất định. Sau khi trộn và đóng rắn nhất định, vật liệu composite gốc xi măng chủ yếu bao gồm cốt liệu (cát và sỏi) và vữa xi măng được hình thành. Tuy nhiên, các tính chất cơ lý của cốt liệu bê tông truyền thống và vữa xi măng khá khác nhau, chủ yếu bị hạn chế bởi ba khía cạnh sau:
Đầu tiên, do sự giãn nở nhiệt và co lại của nước trong vữa xi măng ở nhiệt độ cao hay thấp, các khoảng trống sẽ tự nhiên xuất hiện giữa cốt liệu và vữa xi măng.
Thứ hai, độ cứng của cốt liệu chủ yếu gồm cát và sỏi không cao và khối lượng lớn sẽ làm vết nứt ngày càng mở rộng dưới tác dụng của ngoại lực. Nói chung, thể tích của cốt liệu càng lớn thì vết nứt càng lớn.
Thứ ba, quá trình trộn của bê tông truyền thống thô ráp nên các cốt liệu đỡ trong vữa xi măng phân bố không đều, độ xốp tương đối cao làm giảm đáng kể khả năng chịu nén của bê tông.
Điều này làm cho bê tông truyền thống có độ giòn cao, khả năng chịu nén kém và độ bền thấp. Khả năng chịu áp lực chỉ là 20Mpa{1}}Mpa.
• Để cải thiện tính năng của bê tông, chúng tôi chủ yếu bắt đầu từ ba điểm sau:
1. Giảm độ ẩm trong bê tông càng nhiều càng tốt.
2. Tìm những vật liệu nhỏ hơn và cứng hơn làm cốt liệu.
3. Giảm độ xốp và làm cho sự phân bố cốt liệu, vật liệu, v.v. đồng đều hơn.
"Chất khử nước làm giảm độ ẩm"
"Bột siêu mịn cải thiện mật độ"
Vào những năm 1970, người Đan Mạch đã cải thiện đáng kể cường độ của bê tông bằng cách thêm chất khử nước và bột siêu mịn vào bê tông. Phụ gia giảm nước làm giảm đáng kể độ ẩm trong bê tông. Bột siêu mịn được thêm vào thành phần bê tông như một chất phụ gia. Thông qua việc trộn đủ, nó có thể giảm khoảng cách giữa các cốt liệu một cách hiệu quả, giảm thiểu chất lượng của không khí hỗn hợp và cải thiện mật độ của vật liệu.
Bê tông được xử lý bằng phương pháp trên được gọi là HPC (bê tông cường độ cao). Về mặt lý thuyết, khả năng chịu nén của HPC có thể đạt cường độ 120MPA (có thể chịu được lực 120 tấn trên một mét vuông).
"Chất khử nước làm giảm độ ẩm"
"Bột siêu mịn cải thiện mật độ"
Vào những năm 1970, người Đan Mạch đã cải thiện đáng kể cường độ của bê tông bằng cách thêm chất khử nước và bột siêu mịn vào bê tông. Phụ gia giảm nước làm giảm đáng kể độ ẩm trong bê tông. Bột siêu mịn được thêm vào thành phần bê tông như một chất phụ gia. Thông qua việc trộn đủ, nó có thể giảm khoảng cách giữa các cốt liệu một cách hiệu quả, giảm thiểu chất lượng của không khí hỗn hợp và cải thiện mật độ của vật liệu.
Bê tông được xử lý bằng phương pháp trên được gọi là HPC (bê tông cường độ cao). Về mặt lý thuyết, khả năng chịu nén của HPC có thể đạt cường độ 120MPA (có thể chịu được lực 120 tấn trên một mét vuông).
“Sợi thép tăng sức bền”
"Bột hoạt tính cải thiện sự kết hợp"
Vào khoảng những năm 1990, các loại bột khoáng hoạt tính như khói silic và bột khoáng được sử dụng làm phụ gia bê tông. Sợi thép siêu mịn được sử dụng để thay thế cốt liệu thô truyền thống và bột hoạt tính siêu mịn được thêm vào để loại bỏ các khuyết tật bên trong của vật liệu. giảm xuống mức thấp nhất. Sợi thép có độ bền cao hơn và khối lượng nhỏ hơn. Các loại bột khoáng hoạt tính như khói silic và bột khoáng có thể đạt được mức độ kết hợp cao hơn giữa các vật liệu về mặt hóa học. Sau khi bảo trì lâu dài trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao, bê tông có thể đạt được cấu trúc tối ưu về mặt vi mô. Ngay cả những vết nứt nhỏ trên vật liệu cũng có thể tự lành từ từ dưới tác dụng của bột khoáng hoạt tính.
"Đúc áp lực cao"
"Bảo trì ở nhiệt độ cao"
Do bột khoáng hoạt tính đóng vai trò chủ đạo trong toàn bộ quá trình nên bê tông lúc này được gọi là bê tông bột phản ứng RPC (Reactive Poeder Concrete). Loại bê tông này có thể đã có đặc tính vật lý cực cao và còn được gọi là UHPC.
Nói chung, RPC (bê tông bột phản ứng) có thể được chia thành hai cấp độ tùy theo các điều kiện bảo dưỡng khác nhau. Sau khi bảo dưỡng khoảng 3 ngày ở nhiệt độ 20 độ -90 độ, cường độ nén của RPC có thể đạt 200 MPA (lực có thể chịu được 200 tấn/m2). ), loại bê tông này có tên là PRC200. Nếu RPC được hình thành dưới áp suất cao (độ xốp của UHPC thấp hơn dưới áp suất cao) và được xử lý ở 250 độ -400 độ thì cường độ nén của RPC có thể đạt tới 500MPA-800MPA. Loại bê tông này được gọi là PRC800.
Có sự khác biệt lớn về trình độ tay nghề và khoa học công nghệ giữa các quốc gia, đồng thời cũng có sự khác biệt lớn về tiêu chuẩn đánh giá UHPC giữa các quốc gia. Nói chung, bê tông có cường độ nén vượt quá 150 MPA có thể được gọi là bê tông tính năng siêu cao (UHPC).
"Những hạn chế tương đối của UHPC"
Nói chung, nếu UHPC muốn đạt được cường độ tương đối cao thì điều kiện cần là phải xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao và áp suất cao nhất định. Mặt khác, các sợi thép có xu hướng kết tụ lại trong quá trình trộn, đòi hỏi phải có thiết bị trộn chuyên nghiệp quy mô lớn. Những điều kiện thi công này về cơ bản khó đạt được khi đổ tại chỗ. Điều này cũng dẫn đến thực tế là hầu hết UHPC đều là những bộ phận đúc sẵn cần được chuẩn bị trước trong nhà máy và giá thành sẽ rất cao.
Kiến trúc sư tài năng Rudy Ricciot1 từng nhận xét về UHPC (Bê tông hiệu suất siêu cao): “Chúng ta không biết loại vật liệu này sẽ đưa chúng ta đi bao xa, nhưng chắc chắn chúng ta có thể cùng nhau thay đổi thế giới”. Quả thực, Sức mạnh của công nghệ giống như cầu nối hơn, dẫn dắt các nhà thiết kế đến vương quốc của sự sáng tạo.
