1. Produzzjoni tradizzjonali
Il-konkrit modern jibda b'ramel u żrar ta 'daqsijiet differenti, li huma mħallta fil-preżenza ta' l-ilma mal-materjal kbir li jgħaqqad is-siment ta 'Portland, li jgħaqqad l-aggregati kollha flimkien biex jiffurmaw materjal bħal ġebel. Is-siment Portland ġie ivvintat minn Joseph Asputin fl-1824; huwa magħmul billi ssaħħan u tħin il-ġebla tal-ġir u t-tafal minerali u żżid ammont żgħir ta 'ġibs. Aktar tard, ġie propost minn ibnu William Asputin fl-1840. Il-konkos ordinarju, magħmul mis-siment Portland u l-aggregati, ġeneralment jitqies bħala l-ewwel ġenerazzjoni ta 'konkrit.
Madankollu, dan it-tip ta 'konkrit huwa assoċjat ma' nuqqas ta 'saħħa tat-tensjoni u ductility, li jirriżulta fil-falliment ta' strutturi tar-raġġ u ċangaturi. Dan għalhekk wassal għall-emerġenza tal-konkrit tat-tieni ġenerazzjoni, fejn it-tisħiħ tal-azzar kien meqjus bħala s-soluzzjoni għal dawn il-problemi. Joseph Monier u Francois Coignet kienu l-ewwel pijunieri tat-tisħiħ tal-konkos fit-tieni nofs tas-seklu 19. Huma taw ħafna privattivi biex isaħħu tipi differenti ta 'strutturi. Minn dak iż-żmien 'il quddiem, il-kombinazzjoni tal-azzar u l-konkrit kienet il-materjal tal-bini primarju matul is-sekli 19 u 20. Żidiet fis-saħħa kompressiva tal-konkrit matul is-seklu 20. Il-qawwiet kompressivi fl-ewwel nofs ta 'dan is-seklu varjaw minn 20 sa 40MPa.
Wara nofs-20seklu, qamet sfida biex tiżdied is-saħħa biex iġorru tagħbijiet akbar ta' strutturi aktar avvanzati. Matul dawn l-għexieren ta 'snin, is-saħħa kompressiva qabżet l-40 MPa. Dan jinkiseb permezz ta 'għażla bir-reqqa ta' aggregati, peress li aggregati dgħajfa jistgħu ma jkunux b'saħħithom biżżejjed biex iġorru tagħbijiet tqal, u billi jitnaqqas il-proporzjon ta 'ilma għal materjal li jgħaqqad. Dan il-proporzjon huwa inversament proporzjonali għas-saħħa kompressiva. L-invenzjoni ta 'taħlitiet li jnaqqsu l-ilma tnaqqas il-kontenut tal-ilma, u tippermetti lill-inġiniera biex iżidu s-saħħa mingħajr ma jaffettwaw il-ħidma.
2. Ġenerazzjoni ġdida ta 'konkrit modern
(1) Prinċipji u definizzjonijiet
Minkejja titjib preċedenti, għad hemm bżonn ta':
(a) Konkrit b'saħħa ogħla;
(b) Tipprevjeni joni tal-klorur u sustanzi oħra ta 'ħsara milli jippenetraw fis-soluzzjoni tal-konkrit, li jistgħu jwasslu għal korrużjoni tal-vireg tal-ħadid u durabilità fqira tal-konkrit;
(c) Materjali alternattivi li jistgħu jissostitwixxu s-siment Portland biex inaqqsu l-emissjonijiet tal-monossidu tal-karbonju 2 emessi fl-atmosfera waqt il-produzzjoni tas-siment.
Għalhekk, Ultra High Performance Concrete, jew UHPC ġie żviluppat bħala teknoloġija ġdida tal-konkrit li tista 'tilħaq l-istandards meħtieġa. Ġie żviluppat ibbażat fuq il-fehim li t-tnaqqis tal-proporzjon ilma-siment waħdu mhuwiex biżżejjed biex tinkiseb il-prestazzjoni meħtieġa. Barra minn hekk, fillers ottimizzati huma meħtieġa għal partiċelli fini u ultrafini; id-distribuzzjoni tad-daqs kif ukoll il-forma u l-kwalità tat-tessut ta’ dawn il-partiċelli għandhom jiġu kkontrollati bir-reqqa.
Differenzi fis-sistemi tal-mili bejn UHPC u konkrit tradizzjonali. Id-densità tal-matriċi UHPC hija saħansitra aktar imsaħħa. Dan jeħtieġ l-eliminazzjoni ta 'aggregati oħxon u d-distribuzzjoni ta' partiċelli ultrafini fil-livell mikrostrutturali biex timla l-vojt bejn partiċelli akbar. It-titjib fis-sistemi tal-mili UHPC ċertament se jżid is-saħħa tal-konkrit UHPC, itejjeb id-durabilità u l-prestazzjoni ġenerali.
Fil-fatt, UHPC hija forma ġdida ta 'konkrit li huwa materjal tal-bini kompost ġdid. Is-saħħa kompressiva għolja u d-duttilità tagħha jinkisbu billi jiġi ottimizzat l-ippakkjar ta 'partiċelli fini u ultra-fini u ż-żieda ta' fibri tal-azzar. B'mod partikolari, din l-ottimizzazzjoni se tqassam b'mod uniformi l-partiċelli kollha fuq skala mikroskopika biex tippakkja l-ispazju mdawwar minn partiċelli akbar. Għalhekk, tinkiseb matriċi densa b'permeabilità baxxa biex tipprovdi konkrit bi proprjetajiet eċċellenti.
UHPC għandha definizzjonijiet differenti. Xi riċerkaturi jiddefinixxu t-terminu f'termini tal-komponenti ewlenin tiegħu. Pereżempju, Farzad et al. tiddefinixxi l-UHPC bħala materjal ibbażat fuq is-siment b'distribuzzjoni mtejba tal-komponent tal-partikuli, proporzjon ta 'ilma għal materjal tas-siment ta' inqas minn 0.2, u porzjon sinifikanti ta 'formazzjoni ta' fibra interna. Mishra&Singh iddefinixxa l-UHPC bħala tip speċjali ta’ konkos li jikkonsisti f’taħlitiet reattivi ta’ qamħa fin ħafna (jiġifieri dħaħen tas-silika u kwarz fin), fibri, u superplasticizers filwaqt li għandu aktar kontenut ta’ binder u proporzjon baxx ta’ ilma għal sustanza li tgħaqqad. Aimee & Shafiq jiddefinixxu t-terminu bħala taħlita tas-silika fume-siment rinfurzata bil-fibra, li tnaqqas ultra l-ilma bi proporzjon baxx ħafna ilma-siment (W/C), ikkaratterizzata mill-preżenza ta 'ramel tal-kwarz fin ħafna b'dijametru ta' 0.15 sa 0.60 mm, filwaqt li Mhux aggregat ordinarju. Ahmad et al. (2{{20}}16) iddefinixxa l-UHPC bħala li juża kontenut għoli ta' siment, fume tas-silika (0.1-1 um), u superplastiċizzant flimkien ma' ramel tal-kwarz fin ħafna (0.{{21} }}.60 mm), trab tal-kwarz (inqas minn 10 um), u Taħlita prodotta mingħajr fibri aggregati oħxon. Nematollahi et al. jiddefinixxi l-UHPC bħala kompost ibbażat fuq is-siment li jikkonsisti f'materjali fini b'kurvi ta 'gradazzjoni ottimizzati, fibri diskreti tal-mikroazzar ta' saħħa għolja ħafna, u proporzjon ta 'ilma-siment baxx ħafna ta' inqas minn 0.25. Riċerkaturi oħra jiddefinixxu l-UHPC abbażi tal-proprjetajiet mekkaniċi u ta 'durabilità superjuri tiegħu. Pereżempju, Aroraa et al. tiddefinixxi l-UHPC bħala materjal b'mikrostruttura multi-skala inġinerija għal saħħa kompressiva għolja ħafna, saħħa ta 'flessjoni u tensjoni għolja, u duttilità għolja. Li, J. et al. tiddefinixxi t-terminu bħala materjal kompost innovattiv li jista 'jkun kandidat potenzjali għal strutturi tal-konkrit esposti għal ambjenti korrużivi.
Ibbażat fuq id-definizzjoni ta 'hawn fuq, nistgħu nipproponu definizzjoni li tgħaqqad il-komponenti ewlenin u l-proprjetajiet superjuri tal-UHPC kif ukoll it-teknoloġija bażika wara l-produzzjoni tal-UHPC. UHPC huwa għalhekk ġenerazzjoni ġdida ta 'materjali tal-bini bbażati fuq is-siment b'saħħa kompressiva għolja ħafna, duttilità għolja, u sostenibbiltà, ibbażata fuq: mikro-ottimizzazzjoni ta' aggregati fini u ultra-fini (dħaħen tas-silika u ramel), iż-żieda ta 'Aġenti għat-tnaqqis tal-ilma użat biex jitnaqqas il-proporzjon ilma-siment, u fibri ta ' l-azzar ta ' qawwa għolja huma użati għat-tisħiħ.
(2) Komponenti ta 'kuntrast ultra-għoli
Il-konkos UHPC ta 'qawwa għolja, duttili u sostenibbli huwa magħmul minn ramel ta' qamħa fin, dħaħen tas-silika, ilma, taħlitiet li jnaqqsu l-ilma, u fibri tal-azzar.
① Aggregat fin
L-aggregat fin huwa materjal komponent importanti għas-saħħa u l-proċessabbiltà tal-UHPC. Iżomm l-istabbiltà tal-konkos minħabba l-kapaċità tiegħu li jġorr tagħbijiet akbar. Minħabba l-inertezza tiegħu, jirreżisti wkoll it-temp. Id-daqs tal-partiċelli tiegħu huwa l-akbar fost il-matriċi UHPC, li jvarja minn 150 μm sa 600 μm. Jista 'jkun ramel tas-silika, ramel tal-kwarz, jew ramel naturali.
Ir-ramel tas-silika huwa għali għall-UHPC. Ir-ramel tal-kwarz, min-naħa l-oħra, huwa disponibbli, iżda jieħu ż-żmien biex tfarrakha minn aggregat oħxon jew blat naturali. B'kuntrast, ramel naturali jista 'jintuża faċilment u b'mod effettiv bħala aggregat fin għall-UHPC. Pereżempju, il-Provinċja tal-Lvant tal-Għarabja Sawdija għandha ramel fin tad-duni.
② Siment Portland
Is-siment ta 'Portland ordinarju huwa l-materjal primarju li jgħaqqad u meta jitħallat ma' l-ilma, idrati u jsir solidu li jorbot l-aggregati kollha fil-konkrit UHPC. Huwa prodott prinċipalment minn żewġ materja prima bażika; ġebla tal-ġir u tafal. Wara t-tgħaffiġ u t-tħin, dawn il-materjali jissaħħnu f'kalkara biex jipproduċu clinker tas-siment, li huwa aktar mitħun biex itħan ammonti żgħar ta 'ġibs fi trab fin. Huwa madwar id-doppju (600-1000 kg/m) tal-kontenut użat fil-konkrit ordinarju, b'dijametru medju ta' 15 μm. Għalhekk, huwa meqjus bħala t-tieni l-akbar daqs tal-partiċelli fost matriċi UHPC. Minħabba l-proporzjon żgħir ta 'ilma, il-porzjon mhux idratat tas-siment se jintuża ma' aggregati oħra għall-ottimizzazzjoni tal-ippakkjar.
③ Trab tas-silikon
Id-dħaħen tas-silika jew mikrosilika huwa materjal ta 'skart ta' prodott sekondarju minn dħaħen tal-forn li jipproduċu metall tas-silikon u ligi tal-ferrosilikon. Id-dijametru medju tal-partiċelli tondi tat-trab tas-silika huwa 0.15 μm, u l-biċċa l-kbira tal-partiċelli huma inqas minn 1 μm. Għalhekk, huma l-iżgħar partiċelli fil-matriċi UHPC, 100 darba iżgħar minn partiċelli tas-siment. Dan huwa għaliex huwa meqjus bħala mili eċċellenti għall-mili tal-vojt bejn partiċelli akbar fil-matriċi UHPC. L-użu ta 'dan il-materjal ultrafin joħloq matriċi densa li ssaħħaħ il-proprjetajiet mekkaniċi u ta' durabilità tal-konkrit.
Id-dħaħen tas-silika jista 'jintuża f'taħlitiet UHPC fil-medda ta' 150-250 kg/m3 (10-30% tal-massa tas-siment). Relazzjoni bejn is-saħħa kompressiva u l-kontenut tad-dħaħen tas-silika fil-konkrit UHPC. Il-konkrit b'qawwa għolja daqs 81MPa jista 'jinkiseb mingħajr fume tas-silika. Madankollu, billi jiżdied il-kontenut tad-dħaħen tas-silika, is-saħħa kompressiva tiżdied malajr. Wieħed mill-iżvantaġġi ewlenin ta 'dan il-materjal huwa li jeħtieġ aktar ilma minħabba l-partiċelli estremament fini tiegħu, iżda b'superplasticizer, jista' jinżamm l-istess kontenut ta 'ilma.
④ ilma
L-ilma huwa materjal importanti għall-manifattura tal-UHPC. L-ilma tax-xorb huwa adattat u ġeneralment jintuża għall-konkrit ordinarju. L-ammont ta 'ilma għandu jkun biżżejjed biex jitlesta l-proċess ta' idratazzjoni u jżomm l-operabilità. Il-proporzjon minimu ta 'ilma-siment (w/c) għall-konkrit ordinarju huwa bejn wieħed u ieħor 0.4–0.5, inkluż l-ilma li jaħdem. L-ammont ta 'ilma huwa inversament proporzjonali għas-saħħa kompressiva, jiġifieri jekk l-ilma jiżdied, is-saħħa tonqos. L-ilma żejjed mhux użat għall-idratazzjoni joħloq vojt fit-taħlita tal-konkrit, li jżid il-permeabilità u jnaqqas is-saħħa tal-konkos.
Fit-teknoloġija UHPC, l-użu ta 'taħlitiet ta' firxa għolja li jnaqqsu l-ilma jgħin biex tinżamm il-proċessabilità mingħajr ilma żejjed. Għalhekk, il-proporzjon w/c se jinżel għal-livell ottimali fil-medda ta '0.14–0.22. Dan jirriżulta f'żieda fis-saħħa kompressiva u jsaħħaħ il-proprjetajiet l-oħra kollha tal-konkos.
⑤ Aġent li jnaqqas l-ilma ta 'firxa kbira
Peress li l-ħidma ta 'taħlitiet tal-konkrit titnaqqas meta titħallat b'kontenut baxx ta' umdità, aġenti li jnaqqsu l-ilma jew aġenti li jnaqqsu l-ilma b'effiċjenza għolja, bħal polycarboxylates, jeħtieġ li jiżdiedu mal-konkrit UHPC matul il-proċess tat-taħlit biex tittejjeb il-ħidma tiegħu. Rigward l-influwenza tal-kompożizzjoni kimika, għandha tkun fil-medda ta' 0.5-2.0%, bħal Courtial, eċċ. Madankollu, kif żvelat minn ħafna riċerkaturi, l-aħjar kontenut huwa 1.5-2.4.
⑥ Fibra ta 'l-azzar
Il-konkrit mingħajr rinforz huwa suxxettibbli għal ksur minħabba li huwa fraġli fin-natura u x-xquq ma jistgħux jitwaqqfu. Għalhekk, il-fibri tal-azzar jintużaw biex isaħħu l-matriċi UHPC biex jipprovdu reżistenza aħjar għall-ġenerazzjoni ta 'xquq, kif ukoll saħħa tat-tensjoni aħjar u reżistenza għall-ksur. Il-fibri tal-azzar huma kkaratterizzati mill-għamla, it-tul, id-dijametru, il-volum, l-orjentazzjoni u s-saħħa tagħhom.
