1. Trajnostne lastnosti
Eden od glavnih ciljev betona UHPC je, da je vzdržljiv kot kamen in da zdrži dolgo časa brez bistvene izgube kakovosti. Običajno se betonske konstrukcije lahko postavijo tam, kjer se držijo neposrednega okolja in so lahko izpostavljene neizogibnim težkim pogojem, kot so: prodiranje vode, kemični napadi, korozija jekla, alkalne reakcije s silicijevim dioksidom, cikli zamrzovanja in odmrzovanja ter sprememba ogljikove kisline . Dolgotrajna izpostavljenost tako težkim razmeram lahko povzroči propadanje betonskih konstrukcij, kar povzroči povečane stroške vzdrževanja konstrukcij. Ključna točka pri teh vprašanjih trajnosti je prepustnost betonske matrice. Če je beton manj prepusten, bo bolj vzdržljiv. Vrste sestavnih materialov in nove tehnologije, uporabljene za beton UHPC, bodo omogočile razvoj betona z izjemno vzdržljivostjo, ki lahko prenese težka okolja in ima dolgo življenjsko dobo.
Glavna dejavnika, ki uravnavata prepustnost, sta mikrostruktura gostote in poroznost betonske matrice. Izključitev grobega agregata, dodajanje finih in ultra-finih delcev, kot sta sipin pesek in silicijev dioksid, zmanjšanje razmerja med vodo in vezivom ter razredčeni superplastifikator bodo delovali skupaj pri homogenizaciji zmesi in s tem močno zmanjšali njene pore.
Kapaciteta absorpcije vode je koeficient prepustnosti betona UHPC in se lahko šteje za znak njegove visoke vzdržljivosti. Zmanjšanje vodovpojnosti betona pomeni zmanjšanje poroznosti betonske matrice. Ko se razmerje med vodo in vezivom zmanjša, se te pore zmanjšajo. Ker je razmerje med vodo in vezivom betona UHPC veliko nižje kot pri običajnem betonu, je študija Dobiasa et al. je pokazalo, da je koeficient vpojnosti vode UHPC 5-krat nižji kot pri običajnem betonu. Ko so pore manjše od ene desetine navadnega betona, bo matrica betona UHPC neprepustna.
Drug znak dobre obstojnosti je sposobnost betona, da se upre kemičnim napadom, kot so kloridni ioni. Če je betonska matrica prepustna, lahko kloridni ioni prodrejo vanj, uničijo pasivacijo jekla in spodbujajo začetek korozijskega procesa. Jeklo je pred korozijo zaščiteno s pasivno alkalno plastjo, ki jo lahko poškoduje korozivno delovanje kloridnih ionov. Vendar pa je zaradi goste in neprepustne matrice betona UHPC prodiranje kloridnih ionov zanemarljivo, beton UHPC pa kaže dobro odpornost proti koroziji jekla.
Številni raziskovalci so preučevali različne izpostavljenosti okolju, kot sta zmrzovanje in odmrzovanje ter vremenske razmere. Zamrzovanje-odmrzovanje se zgodi, ko delci vode, ki vstopajo v betonsko matriko, zamrznejo in se razširijo izven por betona. Mnogi raziskovalci so opazili majhno poslabšanje in zanemarljivo izgubo kakovosti po več sto ciklih zamrzovanja in odmrzovanja do 800 ciklov. Poleg tega so Hakeem, Azad in Ahmad preučevali cikle mokro-suho in vroče-hladno. Pokazali so, da je UHPC ohranil svojo moč v pogojih agresivne izpostavljenosti. Pravzaprav bo betonska podlaga dovolj trpežna, da bo zdržala dolgo časa brez potrebe po premazih ali barvah.
2. Mehanske lastnosti
Izvedene eksperimentalne študije so pokazale, da ima UHPC kot gradbeni material odlične mehanske lastnosti. Tlačna trdnost je primarna mehanska lastnost betona UHPC in je ključnega pomena za zagotavljanje, da lahko konstrukcija prenese določene obremenitve. Velja tudi za pokazatelj drugih mehanskih lastnosti in visoke vzdržljivosti. Pravzaprav je visoka trdnost betona rezultat dveh glavnih načel: pakiranja delcev materiala in razmerja med vodo in vezivom. Vpliv razmerja med vodo in vezivom na tlačno trdnost UHPC. Vsebnost silicijevega dioksida lahko poveča tudi tlačno trdnost. Metoda strjevanja ima tudi pomemben vpliv na tlačno trdnost, pri čemer je strjevanje s paro boljše od običajnega strjevanja.
Jeklena vlakna nimajo bistvenega vpliva na tlačno trdnost, po drugi strani pa lahko povečajo natezno trdnost betona UHPC. Za jeklena vlakna je natezna trdnost UHPC običajno v območju 15-20MPa, kar je skoraj dvakratna vrednost natezne trdnosti UHPC brez jeklenih vlaken. Ta vrednost je skoraj ena desetina do dve desetini tlačne trdnosti betona UHPC.
Glede vrednosti tlačne trdnosti nekateri raziskovalci pravijo, da je tlačna trdnost običajno večja od 120 MPa, drugi pa pravijo, da se začne pri 150 MPa. V obeh primerih je veliko močnejši od navadnega betona. Po mnenju teh raziskovalcev so tlačna trdnost in vse mehanske lastnosti UHPC veliko boljše od navadnega betona.
Poleg tega je prikazano, da je upogibna trdnost UHPC ocenjena na do 30 MPa, kar je doseženo v visokotemperaturnem strjenem stanju ali v dolgotrajnem normalnem stanju 28 dni. Ta vrednost je bila omenjena v številnih referencah. Omenjen je bil nad 30 MPa, celo do 40 MPa ali v območju 30-50 MPa. Glede na rezultate, pridobljene iz navedene študije, je povprečna 28-dnevna upogibna trdnost 31 MPa in referenčno pravilo, ki navaja, da je upogibna trdnost UHPC več kot petkrat večja od običajnega betona, upogibna trdnost betona UHPC je v naši tabeli prikazan kot vrednosti do 30 MPa.
Razcepna natezna trdnost UHPC je v tabeli prikazana kot največja vrednost 20 MPa. Ta vrednost je bila omenjena v številnih referencah. Referenca na primer navaja, da imajo "matrike UHPC z dodanimi vlakni običajno natezno trdnost v območju 15-20MPa". Poleg tega referenca navaja, da "imajo mešanice razcepno natezno trdnost v območju 8-15MPa". Natezno trdnost UHPC lahko štejemo za eno desetino njegove tlačne trdnosti, to je, če je tlačna trdnost 150 MPa, je natezna trdnost 15 MPa.
Natezne lastnosti UHPC se razlikujejo od lastnosti običajnega betona zaradi zmožnosti nateznega razpokanja cementne kompozitne matrice in obnašanja vlaknene ojačitve pri premoščanju razpok. V primerjavi z običajnim betonom, ojačanim z vlakni, lahko UHPC pokaže znatno, trajno natezno zmogljivost po razpokah pred lokalizacijo razpoke, izstopom vlaken in izgubo natezne zmogljivosti.
Ker se UHPC vedno bolj uporablja v sodobni gradnji, je določanje njegovih nateznih in tlačnih lastnosti ključnega pomena za preučevanje njegovega strukturnega obnašanja, numerično modeliranje in mehaniko loma.
Doo idr. je poudaril, da lastnosti vlaken, kot so vsebnost vlaken, oblika, razmerje stranic, orientacija in porazdelitev, močno vplivajo na natezne lastnosti z vlakni ojačanega betona ultra visokih zmogljivosti. Povečanje vsebnosti vlaken je najbolj prepričljiv način za izboljšanje nateznih lastnosti, vključno z natezno trdnostjo in pretržno energijsko zmogljivostjo. To pomeni, da lahko zahtevano natezno trdnost dosežemo z uporabo zadostne količine vlaken.
Habel et al. je prikazal shematski diagram treh različnih nateznih obnašanj, ki jih lahko pokaže UHPC: I) linearno elastično obnašanje pred razpokanjem; II) obnašanje pri deformacijskem utrjevanju po razpokanju in razpršenem diskretnem pokanju; in III) za razpoko specifično mehčanje med lokalizacijo deformacije. Vedenje.
