1. Holdbarhedsegenskaber
Et af hovedmålene med UHPC-beton er at være holdbar som en sten og holde i lang tid uden væsentligt kvalitetstab. Betonkonstruktioner kan typisk opsættes, hvor de klæber til det umiddelbare miljø og kan blive udsat for uundgåelige barske forhold såsom: vandindtrængning, kemisk angreb, stålkorrosion, alkali-silica-reaktioner, fryse-tø-cyklusser og kulsyreskift . Langvarig eksponering for sådanne barske forhold kan forårsage, at betonkonstruktioner forringes, hvilket resulterer i øgede strukturelle vedligeholdelsesomkostninger. Et nøglepunkt i disse holdbarhedsspørgsmål er permeabiliteten af betonmatrixen. Hvis beton er mindre gennemtrængeligt, vil det være mere holdbart. De typer af indgående materialer og nye teknologier, der anvendes til UHPC-beton, vil muliggøre udviklingen af beton med enestående holdbarhed, der kan modstå barske miljøer og har en lang levetid.
De vigtigste faktorer, der kontrollerer permeabiliteten, er densitetsmikrostrukturen og porøsiteten af betonmatrixen. Udelukkelse af groft tilslag, tilsætning af fine og ultrafine partikler såsom klitsand og silica-røg, reduktion af forholdet mellem vand og bindemiddel og fortyndet superplastificeringsmiddel vil arbejde sammen om at homogenisere blandingen og derved i høj grad reducere dens porer.
Vandabsorptionskapacitet er permeabilitetskoefficienten for UHPC-beton og kan betragtes som et tegn på dens høje holdbarhed. Faldet i betonens vandoptagelsesevne betyder et fald i betonmatrixens porøsitet. Når forholdet mellem vand og bindemiddel reduceres, reduceres disse porer. Da vand-bindemiddelforholdet i UHPC-beton er meget lavere end for konventionel beton, er undersøgelsen af Dobias et al. viste, at vandabsorptionskoefficienten for UHPC er 5 gange lavere end for konventionel beton. Når porerne er mindre end en tiendedel af almindelig beton, vil matrixen af UHPC-beton være uigennemtrængelig.
Et andet tegn på god holdbarhed er betonens evne til at modstå kemiske angreb såsom kloridioner. Hvis betonmatrixen er permeabel, kan chloridioner trænge ind i matrixen, ødelægge passiveringen af stålet og fremme begyndelsen af korrosionsprocessen. Stål er beskyttet mod korrosion af et passiverende alkalisk lag, der kan blive beskadiget af kloridioners ætsende virkning. På grund af den tætte og uigennemtrængelige matrix af UHPC-beton er indtrængningen af kloridioner dog ubetydelig, og UHPC-beton viser god modstandsdygtighed over for stålkorrosion.
Mange forskere har undersøgt forskellige miljøeksponeringer såsom fryse-tø og vejradfærd. Fryse-optøning opstår, når vandpartikler, der kommer ind i betonmatrixen, fryser og udvider sig uden for betonens porer. Mange forskere har observeret ringe forringelse og ubetydeligt kvalitetstab efter hundredvis af fryse-tø-cyklusser til 800 cyklusser. Derudover studerede Hakeem, Azad og Ahmad våd-tør og varm-kold cyklusser. De viste, at UHPC bevarede sin styrke under aggressive eksponeringsforhold. Faktisk vil betonunderlaget være holdbart nok til at holde i lang tid uden behov for belægninger eller maling.
2. Mekaniske egenskaber
Eksperimentelle undersøgelser viste, at UHPC har fremragende mekaniske egenskaber som byggemateriale. Trykstyrke er den primære mekaniske egenskab ved UHPC-beton og er afgørende for at sikre, at strukturen kan modstå specificerede belastninger. Det betragtes også som en indikator for andre mekaniske egenskaber samt høj holdbarhed. Faktisk er høj betonstyrke resultatet af to hovedprincipper: pakningen af materialepartikler og forholdet mellem vand og bindemiddel. Effekt af vand-bindemiddelforhold på UHPC trykstyrke. Indholdet af silica-røg kan også øge trykstyrken. Hærdningsmetoden har også en væsentlig indflydelse på trykstyrken, hvor damphærdning er overlegen i forhold til almindelig hærdning.
Stålfibre har ingen væsentlig effekt på trykstyrken, men kan på den anden side øge trækstyrken af UHPC beton. For stålfibre er trækstyrken for UHPC normalt i området 15-20MPa, hvilket er næsten det dobbelte af trækstyrkeværdien for UHPC uden stålfibre. Denne værdi er næsten en tiendedel til to tiendedele af UHPC-betonens trykstyrke.
Med hensyn til værdien af trykstyrke siger nogle forskere, at trykstyrken normalt er større end 120 MPa, mens andre siger, at den starter fra 150 MPa. I begge tilfælde er det meget stærkere end almindelig beton. Ifølge disse forskere er trykstyrken og alle mekaniske egenskaber ved UHPC langt bedre end almindelig betons.
Ydermere er bøjningsstyrken af UHPC vist at være vurderet til op til 30 MPa, hvilket opnås i højtemperaturhærdet tilstand eller i langtidsnormaltilstanden på 28 dage. Denne værdi er blevet nævnt i mange referencer. Det er blevet nævnt som over 30 MPa, så højt som 40 MPa eller i intervallet 30-50 MPa. Da resultaterne afledt af den refererede undersøgelse, er den gennemsnitlige 28-dages bøjningsstyrke 31 MPa, og den tommelfingerregel, der angiver, at bøjningsstyrken af UHPC er mere end fem gange større end almindelig beton, bøjningsstyrken på UHPC er vist i vores tabel som værdier op til 30 MPa.
Spaltningstrækstyrken for UHPC er vist i tabellen som en maksimal værdi på 20 MPa. Denne værdi er blevet nævnt i mange referencer. For eksempel angiver referencen, at "fibertilsatte UHPC-matricer typisk har trækstyrker i området 15-20MPa". Endvidere hedder det i referencen, at "blandinger er blevet rapporteret at have delte trækstyrker i området 8-15MPa". Trækstyrken af UHPC kan betragtes som en tiendedel af dens trykstyrke, det vil sige, hvis trykstyrken er 150 MPa, er den 15 MPa trækstyrke.
Trækegenskaberne for UHPC er forskellige fra dem for konventionel beton på grund af den cementholdige kompositmatrixs trækrevneevne og fiberarmeringens revneoverbyggende adfærd. Sammenlignet med fiberarmeret konventionel beton kan UHPC udvise betydelig, vedvarende trækkapacitet efter revnedannelse før revnelokalisering, fiberudtrækning og tab af trækkapacitet.
Da UHPC i stigende grad bruges i moderne byggeri, er bestemmelse af dets træk- og trykegenskaber afgørende for at studere dens strukturelle adfærd, numeriske modellering og brudmekanik.
Doo et al. påpegede, at fiberegenskaber såsom fiberindhold, form, aspektforhold, orientering og fordeling har stor indflydelse på fiberarmeret ultrahøjtydende betons trækegenskaber. Forøgelse af fiberindhold er den mest overbevisende måde at forbedre trækegenskaber på, herunder trækstyrke og brudenergikapacitet. Det betyder, at den nødvendige trækstyrke kan opnås ved at bruge en tilstrækkelig mængde fiber.
Habel et al. viste et skematisk diagram over tre forskellige trækegenskaber, som UHPC kan udvise: I) lineær elastisk adfærd før revnedannelse; II) belastningshærdningsadfærd efter revnedannelse og dispergeret diskret revnedannelse; og III) revnespecifik blødgøring under stammelokalisering. Opførsel.
