1. Dayanıklılık özellikleri
UHPC betonun temel hedeflerinden biri kaya kadar dayanıklı olması ve önemli bir kalite kaybı olmadan uzun süre dayanabilmesidir. Tipik olarak beton yapılar, yakın çevreye yapışacakları ve su nüfuzu, kimyasal saldırı, çelik korozyonu, alkali-silika reaksiyonları, donma-çözülme döngüleri ve karbonik asit değişimi gibi kaçınılmaz zorlu koşullara maruz kalabilecekleri yerlerde kurulabilir. . Bu tür zorlu koşullara uzun süre maruz kalmak, beton yapıların bozulmasına neden olabilir ve bu da yapısal bakım maliyetlerinin artmasına neden olabilir. Bu dayanıklılık konularındaki kilit nokta beton matrisinin geçirgenliğidir. Betonun geçirgenliği az ise daha dayanıklı olacaktır. UHPC betonu için kullanılan bileşen malzeme türleri ve yeni teknolojiler, zorlu ortamlara dayanabilen ve uzun hizmet ömrüne sahip, olağanüstü dayanıklılığa sahip betonun geliştirilmesine olanak sağlayacaktır.
Geçirgenliği kontrol eden ana faktörler yoğunluk mikro yapısı ve beton matrisinin gözenekliliğidir. İri agrega hariç, kumul kumu ve silis dumanı gibi ince ve ultra ince parçacıkların eklenmesi, suyun bağlayıcı maddeye oranının azaltılması ve seyreltik süper akışkanlaştırıcı, karışımın homojenleştirilmesi için birlikte çalışacak ve böylece gözenekleri büyük ölçüde azaltacaktır.
Su emme kapasitesi, UHPC betonunun geçirgenlik katsayısıdır ve yüksek dayanıklılığının bir işareti olarak kabul edilebilir. Betonun su emme kapasitesinin azalması, beton matrisinin gözenekliliğinin azalması anlamına gelir. Suyun bağlayıcıya oranı azaldığında bu gözenekler küçülür. UHPC betonun su bağlayıcı oranı geleneksel betona göre çok daha düşük olduğundan Dobias ve ark. UHPC'nin su emme katsayısının geleneksel betona göre 5 kat daha düşük olduğunu gösterdi. Gözenekler sıradan betonun onda birinden az olduğunda, UHPC betonun matrisi geçirimsiz olacaktır.
İyi dayanıklılığın bir başka işareti de betonun klorür iyonları gibi kimyasal saldırılara karşı direnç gösterme yeteneğidir. Beton matrisi geçirgense, klorür iyonları matrisin içine nüfuz edebilir, çeliğin pasifleşmesini yok edebilir ve korozyon sürecinin başlamasını teşvik edebilir. Çelik, klorür iyonlarının aşındırıcı etkisinden zarar görebilecek pasifleştirici bir alkalin tabaka ile korozyona karşı korunur. Bununla birlikte, UHPC betonunun yoğun ve geçirimsiz matrisi nedeniyle, klorür iyonlarının nüfuzu ihmal edilebilir düzeydedir ve UHPC betonu, çelik korozyonuna karşı iyi bir direnç gösterir.
Birçok araştırmacı donma-çözülme ve hava durumu davranışları gibi farklı çevresel maruziyetler üzerinde çalışmıştır. Donma-çözülme, beton matrisine giren su parçacıklarının donması ve betonun gözeneklerinin dışına çıkmasıyla meydana gelir. Birçok araştırmacı, yüzlerce donma-çözülme döngüsünden 800 döngüye kadar çok az bozulma ve ihmal edilebilir kalite kaybı gözlemledi. Ayrıca Hakeem, Azad ve Ahmad ıslak-kuru ve sıcak-soğuk döngüleri üzerinde çalıştı. UHPC'nin agresif maruz kalma koşulları altında gücünü koruduğunu gösterdiler. Aslında beton alt tabaka, kaplama veya boyaya ihtiyaç duymadan uzun süre dayanabilecek kadar dayanıklı olacaktır.
2. Mekanik özellikler
Yapılan deneysel çalışmalar UHPC'nin bir yapı malzemesi olarak mükemmel mekanik özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Basınç dayanımı, UHPC betonunun birincil mekanik özelliğidir ve yapının belirtilen yüklere dayanabilmesini sağlamak açısından kritik öneme sahiptir. Aynı zamanda yüksek dayanıklılığın yanı sıra diğer mekanik özelliklerin de bir göstergesi olarak kabul edilir. Aslında yüksek beton mukavemeti iki ana prensibin sonucudur: malzeme parçacıklarının paketlenmesi ve suyun bağlayıcı maddeye oranı. Su-bağlayıcı oranının UHPC basınç dayanımına etkisi. Silis dumanı içeriği aynı zamanda basınç dayanımını da artırabilir. Kürleme yöntemi aynı zamanda basınç dayanımı üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir; buharla kürleme sıradan kürlemeden daha üstündür.
Çelik liflerin basınç dayanımı üzerinde önemli bir etkisi yoktur ancak diğer taraftan UHPC betonun çekme dayanımını artırabilir. Çelik fiberler için, UHPC'nin gerilme mukavemeti genellikle 15-20MPa aralığındadır; bu, çelik fiber içermeyen UHPC'nin gerilme mukavemeti değerinin neredeyse iki katıdır. Bu değer UHPC betonun basınç dayanımının neredeyse onda biri ila onda ikisi kadardır.
Basınç dayanımının değeri ile ilgili olarak bazı araştırmacılar basınç dayanımının genellikle 120 MPa'dan büyük olduğunu söylerken bazıları 150 MPa'dan başladığını belirtmektedir. Her iki durumda da sıradan betondan çok daha güçlüdür. Bu araştırmacılara göre UHPC'nin basınç dayanımı ve tüm mekanik özellikleri sıradan betonunkinden çok daha üstündür.
Ayrıca, UHPC'nin bükülme mukavemetinin, yüksek sıcaklıkta kürlenmiş durumda veya 28 günlük uzun vadeli normal durumda elde edilen 30 MPa'ya kadar değerlendiği gösterilmiştir. Bu değer birçok referansta dile getirilmiştir. 30 MPa'nın üzerinde, 40 MPa'ya kadar yüksek veya 30-50 MPa aralığında olduğu belirtiliyor. Referans verilen çalışmadan elde edilen sonuçlardan bu yana, ortalama 28-günlük bükülme mukavemeti 31 MPa'dır ve UHPC'nin bükülme mukavemetinin sıradan betonun bükülme mukavemetinin beş katından daha fazla olduğunu belirten temel referans kuralı, UHPC tablomuzda 30 MPa'ya kadar olan değerler olarak gösterilmektedir.
UHPC'nin yarma gerilme mukavemeti tabloda maksimum 20 MPa değeri olarak gösterilmektedir. Bu değer birçok referansta dile getirilmiştir. Örneğin referansta "fiber katkılı UHPC matrislerinin tipik olarak 15-20MPa" aralığında gerilme mukavemetlerine sahip olduğu belirtilmektedir. Ayrıca referansta "karışımların 8-15MPa" aralığında bölünmüş gerilme mukavemetlerine sahip olduğu rapor edilmiştir. UHPC'nin çekme mukavemeti, basınç mukavemetinin onda biri olarak kabul edilebilir, yani basınç mukavemeti 150MPa ise 15 MPa çekme mukavemetidir.
UHPC'nin çekme özellikleri, çimentolu kompozit matrisin çekme çatlaması kapasitesi ve fiber takviyesinin çatlak köprüleme davranışı nedeniyle geleneksel betonunkinden farklıdır. Fiber takviyeli geleneksel betonla karşılaştırıldığında UHPC, çatlak lokalizasyonu, fiber çekilmesi ve çekme kapasitesi kaybı öncesinde önemli, sürekli çatlama sonrası çekme kapasitesi sergileyebilir.
UHPC modern inşaatlarda giderek daha fazla kullanıldığından, çekme ve basınç özelliklerini belirlemek, yapısal davranışını, sayısal modellemesini ve kırılma mekaniğini incelemek için çok önemlidir.
Doo ve ark. Lif içeriği, şekli, en boy oranı, yönelimi ve dağılımı gibi lif özelliklerinin, lif takviyeli ultra yüksek performanslı betonun çekme özellikleri üzerinde büyük etkisi olduğuna dikkat çekti. Lif içeriğini arttırmak, çekme mukavemeti ve kopma enerjisi kapasitesi de dahil olmak üzere çekme özelliklerini iyileştirmenin en ikna edici yoludur. Bu, yeterli miktarda elyaf kullanılarak gerekli çekme mukavemetinin elde edilebileceği anlamına gelir.
Habel ve ark. UHPC'nin sergileyebileceği üç farklı çekme davranışının şematik bir diyagramını gösterdi: I) çatlamadan önce doğrusal elastik davranış; II) çatlama ve dağınık ayrık çatlama sonrasında gerinim sertleşmesi davranışı; ve III) gerinim lokalizasyonu sırasında çatlağa özgü yumuşama. Davranış.
