Bê tông hiệu suất siêu cao – UHPC là vật liệu gốc xi măng tiên tiến có cường độ cao và độ bền tuyệt vời. Nó mang lại tiềm năng trở thành một giải pháp thiết thực để cải thiện tính bền vững của các tòa nhà và các thành phần cơ sở hạ tầng khác. Trong hai thập kỷ qua, UHPC đang ngày càng được quan tâm ở nhiều quốc gia với việc sử dụng đa dạng từ các cấu kiện xây dựng, cầu, đặc điểm kiến trúc, sửa chữa và phục hồi, và các cấu kiện thẳng đứng như tháp cối xay gió và tháp tiện ích đến các ứng dụng trong ngành dầu khí, ngoại trừ công trình bờ biển, công trình thủy lực và vật liệu phủ.

 

UHPC là một thế hệ vật liệu kết dính tương đối mới với cường độ, độ dẻo và độ bền rất cao. UHPC tăng cường bằng sợi có thể được coi là sự kết hợp của ba công nghệ bê tông là bê tông tự lèn (SCC), bê tông cốt sợi (FRC) và bê tông hiệu suất cao (HPC). Các khuyến nghị tạm thời của Pháp (AFGC 2002) định nghĩa UHPC là bê tông có cường độ nén đặc trưng ít nhất là 150 MPa với việc sử dụng cốt thép sợi để đảm bảo tính dẻo khi chịu lực căng. UHPC có cường độ nén 130 MPa – 150 MPa được tăng cường bằng thép hoặc sợi khác được coi là UHPC có cường độ thấp hơn. Thông thường, thuật ngữ UHPC được sử dụng để mô tả hỗn hợp silica fume-xi măng được gia cố bằng sợi, phụ gia siêu dẻo, với tỷ lệ nước trên xi măng (W/C) rất thấp, được đặc trưng bởi sự hiện diện của cát thạch anh rất mịn, nằm trong khoảng 0,15–0,60 mm theo đường kính, thay vì cốt liệu thông thường.

 

 

 

Có một số loại UHPC đã được phát triển ở các quốc gia khác nhau và bởi các nhà sản xuất khác nhau như Ceracem®, BSI®, vật liệu tổng hợp gia cường nhỏ gọn (CRC), hỗn hợp xi măng đa quy mô (MSCC) và bê tông bột phản ứng (RPC). Tại Malaysia, UHPC bắt đầu thâm nhập công nghiệp-thương mại như một vật liệu xây dựng bền vững vào cuối năm 2010 với tên gọi Dura®.

 

UHPC có cường độ nén gấp 10 lần bê tông truyền thống. Độ bền nén là khả năng của vật liệu chống lại sự uốn cong dưới tải trọng (hoặc khi nén). Bê tông thường dùng trong cầu có cường độ nén từ 3.000 đến 5.000 psi. UHPC có cường độ nén từ 18.000 đến 35.000 psi. Một thước đo sức mạnh khác là độ bền kéo hoặc lực căng. Đây là mức độ mạnh của một vật liệu khi bạn kéo nó. Trong khi bê tông truyền thống có cường độ kéo từ 400 – 700 psi, UHPC có cường độ kéo khoảng 1400 psi. Bê tông hiệu suất siêu cao (UHPC) là hỗn hợp gốc xi măng có đặc điểm là cường độ nén cao, thường lớn hơn 120 MPa, độ bền cụ thể, độ dẻo kéo và độ dẻo dai.

 

Trong thành phần cơ bản của UHPC, cốt liệu là chất độn và chất kết dính phản ứng với nước để tạo thành ma trận có khả năng xi măng và có tác dụng bôi trơn. Ngoài việc bôi trơn các hạt cốt liệu và cung cấp khả năng làm việc thích hợp, ma trận phải làm rắn hoàn toàn các hạt cốt liệu để đảm bảo các đặc tính kỹ thuật của bê tông đã đông cứng. Xem xét các yêu cầu về độ bền và độ bền cao của UHPC, mật độ đóng gói của các hạt phải được tăng lên. Để đảm bảo đủ độ bền của UHPC, silica fume và bột silica siêu mịn thường được sử dụng trong thành phần chất nền để tăng mật độ đóng gói của hệ thống hạt, do đó tăng độ bền của chất nền. Ngoài các vật liệu kết dính bổ sung, một chất làm đặc được thêm vào, cũng như một lượng thích hợp của phụ gia siêu dẻo để đảm bảo tính lưu động và độ nhớt thích hợp của chất nền đã chuẩn bị. Xơ được pha trộn để tăng khả năng chống kéo và chống bào mòn của ma trận. Bởi vì UHPC có nhiều lợi thế, ứng dụng của nó đã ngày càng tăng kể từ khi nghiên cứu và phát triển của nó ra đời.

 

 

 

Nguyên tắc sản xuất UHPC

 

Trong những năm qua với những tiến bộ đáng kể cụ thể, nhiều nhà nghiên cứu đã phát triển UHPC lên đến một mức độ sẵn sàng cho các ứng dụng. Cường độ nén của UHPC được thiết kế có thể đạt tới 200 MPa. Ý tưởng cơ bản về sản xuất bê tông có cường độ rất cao và cấu trúc vi mô dày đặc đã được đưa ra vào những năm 1980. Tuy nhiên, bước đột phá thực tế đến sau sự phát triển của SP hiệu quả cho phép sản xuất bê tông dễ chảy với tỷ lệ cao các hạt siêu mịn được đóng gói tối ưu để giảm thiểu độ rỗng của hỗn hợp sử dụng W/B cực thấp.

 

Một số nhà nghiên cứu đã xác định nguyên tắc cơ bản trong việc thiết kế UHPC, có thể được tóm tắt như sau:

• Giảm thiểu độ xốp hỗn hợp bằng cách tối ưu hóa hỗn hợp dạng hạt thông qua sự phân bố rộng rãi các loại kích thước bột và giảm W/B.

 

• Tăng cường cấu trúc vi mô bằng cách xử lý nhiệt sau thiết lập để tăng tốc độ phản ứng pozzolanic của SF và để tăng tính chất cơ học.

 

• Cải thiện tính đồng nhất bằng cách loại bỏ cốt liệu thô dẫn đến giảm tác động cơ học của tính không đồng nhất.

 

• Tăng tính dẻo bằng cách thêm một phần thể tích thích hợp của các sợi thép nhỏ.

 

Áp dụng bốn nguyên tắc đầu tiên dẫn đến bê tông có cường độ nén rất cao và việc bổ sung các sợi thép giúp cải thiện cả độ bền kéo và độ dẻo của bê tông.

 

 

 

Thuộc tính của UHPC

 

So với bê tông thông thường, bê tông hiệu suất cực cao (UHPC) có độ dẻo dai tuyệt vời và khả năng chống va đập tốt hơn. Dưới nhiệt độ cao, cấu trúc vi mô và các đặc tính cơ học của UHPC có thể bị suy giảm nghiêm trọng. Do đó, trước tiên chúng tôi khám phá các đặc tính của UHPC với cường độ nén 28 ngày được thiết kế là 120 MPa hoặc cao hơn trong giai đoạn hỗn hợp mới và đo các đặc tính cơ học cứng của nó sau bảy ngày. Các biến thử nghiệm bao gồm: loại vật liệu xi măng và tỷ lệ trộn (tro silica, bột silicon siêu mịn), loại sợi (sợi thép, sợi polypropylene) và hàm lượng sợi.

 

Thuộc tính của nó bao gồm:

 

• Bê tông hiệu suất siêu cao (UHPC) là vật liệu composite hiện đại với các đặc tính cơ học cực tốt.

 

• UHPC đồng nhất hơn NSC do mật độ đóng gói được tối ưu hóa và hạn chế sử dụng cốt liệu thô. Sự khác biệt về kích thước và độ bền giữa ma trận và các cốt liệu nhỏ đến mức dưới tác động bên ngoài

 

• UHPC hiển thị hành vi vật liệu dẻo và hiệu suất kéo của nó có thể được cải thiện đáng kể

 

• Vật liệu nano trong UHPC làm tăng tốc độ hydrat hóa của xi măng, làm đặc cấu trúc vi mô, cải thiện độ bền và do đó góp phần vào độ bền của xi măng

 

• Ma trận HPC có độ thấm rất thấp

 

• UHPC có cường độ nén gấp 10 lần bê tông truyền thống. Cường độ nén là khả năng của vật liệu chống lại sự uốn cong dưới tải trọng (hoặc khi nén)

 

• Mật độ đóng gói của UHPC được tối ưu hóa

 

• UHPC cho thấy sự di chuyển clorua cực thấp khi thử nghiệm, ít hơn 10% độ thấm của bê tông thông thường

 

• UHPC thể hiện khả năng chống mài mòn tuyệt vời, gần gấp đôi so với bê tông thông thường

 

• UHPC có các đặc tính tương tự như đá cứng

 

• UHPC thường được làm bằng sợi thép cường độ cao, cát mịn, xi măng, tro bay, một lượng lớn SF và một lượng nước thấp (tỷ lệ w / cm nhỏ hơn 0,20).

 

Vật liệu UHPC

 

Các vật liệu trong UHPC thuộc dạng hỗn hợp trộn ba thành phần: bột, chất siêu dẻo và sợi hữu cơ. Thành phần gồm:

 

• Xi măng Portland: còn gọi là Xi măng Portland thường, là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế giới, nó là thành phần cơ bản của bê tông, vữa, hồ. Có thành phần chủ yếu là clinker Portland chiếm tỉ lệ 95 – 96% và thạch cao chiếm tỉ lệ 4-5%

 

• Silica Fume: Muội silic hay khói silic, còn được gọi là microsilica, là một dạng cấu trúc vô định hình của silic dioxide. Muội silic là sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất chế phẩm chứa silic, thoát ra dưới dạng khói bay cực mịn. Muội silic có kích thước rất nhỏ bé, khoảng từ 0,1 μm đến vài μm, đường kính hạt trung bình 1,5 μm.

 

• Bột thạch anh: hay còn gọi là bột quartz là đá sa thạch tái kết tinh tạo thành. Bột quartz được khai thác chế biến có độ sạch cao, các tạp chất có hại như Fe, Ca rất thấp nên đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành sản xuất.

 

• Cát silica mịn: một chất phi kim loại có công thức hóa học là SiO2, chúng được tìm thấy nhiều trong tự nhiên và tồn tại ở dạng cát thạch anh hay bột thạch anh. Trong tự nhiên Silica tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể (thạch anh, tridimit, cristobalit, cancedoan, đá mã não).

 

• Bộ giảm nước tầm cao: là phụ gia siêu dẻo dạng lỏng, thành phần gồm các polymer tổng hợp hiệu quả giảm nước tầm cao và duy trì độ sụt, giúp công tác vận chuyển bê tông và thi công tại công trình được an toàn hiệu quả.

 

• Nước

 

• Thép hoặc sợi hữu cơ

 

Một số nhà sản xuất đã tạo ra các sản phẩm trộn sẵn UHPC chỉ thêm nước giúp sản phẩm UHPC dễ tiếp cận hơn. Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ đã thành lập Tiêu chuẩn Thực hành Tiêu chuẩn ASTM C1856/1856M để Chế tạo và Thử nghiệm Mẫu Bê tông Hiệu suất Cực cao dựa trên các phương pháp thử nghiệm ASTM hiện tại với các sửa đổi để phù hợp với UHPC.

 

 

 

Ứng dụng UHPC

 

Thị trường bê tông hiệu suất cực cao được chấp nhận rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng dân dụng, do có nhiều ưu điểm khác nhau, bao gồm độ bền, cường độ cao và khả năng bảo vệ khỏi các điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Sự tăng trưởng của thị trường bê tông hiệu suất cực cao (UHPC) phần lớn gắn liền với sự tăng trưởng trong các ứng dụng dân dụng trong ngành xây dựng.

 

Các lĩnh vực ứng dụng của nó bao gồm:

 

• Dầm dự ứng lực

 

• Tấm waffle đúc sẵn cho sàn cầu

 

• Đổ bao đóng đúc tại hiện trường cho các phần tử cầu đúc sẵn

 

• Cọc bê tông đúc sẵn

 

• Cải tạo địa chấn của cầu

 

• Lớp phủ ngoại quan mỏng của sàn cầu

 

• Các ứng dụng bảo mật và giảm thiểu cháy nổ

 

Và rất nhiều ứng dụng khác.

Kết luận

 

Sản xuất xi măng là nguồn phát thải CO2 cao thứ ba, sau ô tô và các nhà máy than. UHPC thể hiện tiềm năng thú vị để giảm đáng kể tác động môi trường của việc sản xuất xi măng trong xây dựng bằng cách thay thế 4 inch bê tông truyền thống đúc sẵn bằng 5/8 ”của UHPC trong khi đồng thời giảm trọng lượng thép và các vật liệu kết cấu khác theo yêu cầu cho nền, lõi và vỏ của một tòa nhà. Bê tông hiệu suất siêu cao (UHPC) là vật liệu đang thu hút sự chú ý trong ngành xây dựng do độ bền và độ bền cơ học cao, dẫn đến các kết cấu có yêu cầu bảo dưỡng thấp. Ngành xây dựng dự kiến ​​sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp bê tông lên một tầm cao mới, do đó sẽ giúp thị trường xây dựng đạt được doanh thu và khối lượng lớn hơn trong tương lai gần, điều này sẽ thúc đẩy nhu cầu về UHPC với tốc độ đáng kể. Các yếu tố như số lượng đơn vị nhà ở mới ngày càng tăng và các khoản đầu tư lớn vào lĩnh vực cơ sở hạ tầng dự kiến ​​sẽ thúc đẩy thị trường UHPC. Ngoài ra, nhu cầu ngày càng tăng ở Trung Quốc, Nhật Bản, Malaysia, Hàn Quốc và các quốc gia khác, do sự phát triển vượt bậc của cơ hội xây dựng ở các quốc gia này, cũng đã thúc đẩy thị trường cho UHPC.

 

 

Cảm ơn bạn đã đọc bài. Nếu có bất kì thắc mắc nào, hãy để lại bình luận bên dưới hoặc lên hệ với chúng tôi để được giải đáp ngay.

 

 

 

 

Chúng tôi là người tham gia lần đầu tiên tại Finnbuild, Hội chợ Dịch vụ Xây dựng và Xây dựng Quốc tế ở Helsinki, Phần Lan vào đầu tháng 10. Và tôi là người hẹn giờ đầu tiên tại Finnbuild với Hi-Con. Đã đến đó nhiều lần với nhân viên cũ của tôi, HB-Betoniteollisuus Oy, nhưng lần này thật đặc biệt đối với tôi. Chúng tôi đã có một vị trí khá tốt cho gian hàng của mình ngay bên ngoài Công viên Bê tông, một khu triển lãm chung của 21 công ty đến từ Phần Lan. Gian hàng của chúng tôi không phải là lớn nhất xung quanh, thậm chí không xa, nhưng tôi nghĩ chúng tôi có thể có thứ gì đó mà không nhiều người tại triển lãm có được khi tôi mở gói hai cầu thang mẫu có kích thước thật tuyệt vời từ thùng của họ vào chiều thứ Ba.

 

Chúng tôi gặp một chút khó khăn trong việc nâng và đặt những mảnh 400 kg đó lên đúng vị trí vì khán đài đã sẵn sàng cho du khách ngoại trừ cầu thang. Nhưng tất cả những nỗ lực đều đáng giá! Đội ngũ hi-Con tại nhà máy đã hoàn thành rất tốt các mẫu thử và tôi biết chúng tôi sẽ rất vui vẻ tại hội chợ nếu không có gì khác. Những bậc thang đó thật sự bắt mắt! Nhưng tôi phải thú nhận rằng tôi đã phải thực hiện một “bài kiểm tra áp lực” cho họ bằng cách đi bộ đến đỉnh của cả hai để thấy rằng họ đủ mạnh. Đừng lo lắng!

 

 

Và ngay sau cầu thang, Tommy Bæk Hansen cũng từ Aalborg đến để cùng tôi đến hội chợ. Chúng tôi đã sẵn sàng! Và nó bắt đầu đẹp ngay từ đầu hội chợ. Cầu thang và những bức ảnh đẹp về ban công và mặt tiền của chúng tôi đã thu hút rất nhiều người đến và hỏi thêm về các sản phẩm mỏng mà họ chưa từng thấy trước đây. Và nó cứ tiếp diễn như vậy trong suốt ba ngày diễn ra hội chợ! Thậm chí, thật khó để tìm được thứ gì đó để ăn trong giờ hội chợ và bạn thậm chí sẽ không muốn rời khỏi quầy hàng vì đó là điều chúng tôi hằng mong ước.

 

 

Để có nhiều người tiếp xúc nhất có thể tại hội chợ và có thể nói “Chúc mừng Phần Lan! Các sản phẩm CRC của chúng tôi hiện cũng có sẵn ở Phần Lan! Hãy đến và lấy của bạn! ”. Còn nhiều việc phải làm hơn là chỉ giao hàng cho một thị trường mới như Phần Lan. Tôi đã nhận thấy điều đó trong năm qua. Và trong hội chợ. Khách tham quan rất hào hứng với những ban công và cầu thang mỏng của chúng tôi, nhưng đồng thời, họ cũng hơi dè dặt về việc chúng là sản phẩm mới ở Phần Lan. Mặc dù chúng đã được sử dụng trong gần hai thập kỷ ở Đan Mạch. Mối quan tâm thông thường của khách tham quan là độ bền của sản phẩm của chúng tôi trong khí hậu lạnh giá của Phần Lan (khả năng chống băng giá) và khả năng chống ăn mòn cốt thép. Nhưng sau khi thảo luận về nền tảng kỹ thuật và hiệu suất của CRC bê tông hiệu suất cao của chúng tôi, họ đã yên tâm rằng các sản phẩm của chúng tôi đều đẹp và rất phù hợp với Phần Lan. Thật là một sự kết hợp!

 

Và sau đó, có một câu hỏi lớn về tiền cũng xuất hiện khá thường xuyên tại Finnbuild. Ngành kinh doanh xây dựng đang ở thời kỳ đỉnh cao ở Phần Lan và sự cạnh tranh rất gay gắt. Một số công ty đang cố gắng thu được nhiều lợi nhuận hơn chỉ bằng cách mua những vật liệu cũ rẻ hơn, nhưng tôi rất vui khi nhận thấy rằng ngày càng có nhiều công ty sẵn sàng tìm kiếm những cách thức mới để làm mọi thứ với cả những vật liệu và sản phẩm mới ở Phần Lan. và tận dụng những lợi ích đó để tạo ra nhiều khả năng cạnh tranh và lợi nhuận hơn. Hy vọng sẽ nhận được nhiều hơn nữa những cuộc thảo luận mà chúng tôi đã có tại hội chợ với các chuyên gia xây dựng về toàn bộ giá của các giải pháp thay vì chỉ giá cho các sản phẩm đơn lẻ trên mét vuông hoặc kg. Và thật tốt khi thấy rằng những con người sáng tạo và cởi mở đó vẫn tồn tại trong ngành xây dựng Phần Lan. Vì vậy, tôi vẫn tin tưởng vào các nhà xây dựng Phần Lan và ý chí của họ cũng xây dựng với chất lượng.

 

 

Nhờ những mẫu cầu thang tuyệt vời đó, đã có khá nhiều nhà xây dựng nhà riêng lẻ đến thăm chúng tôi tại hội chợ. Nhiều người đang xây nhà bằng bê tông và họ muốn cầu thang cũng được làm bằng bê tông nhưng tốt nhất là trông không quá nặng nề như các yếu tố cầu thang bê tông thông thường có xu hướng. Và họ khá vui khi tìm thấy cầu thang siêu mỏng của chúng tôi ở đó. Nhưng… với các yếu tố cầu thang đơn đặt làm riêng, giá luôn tăng lên. Tôi đã thảo luận với nhiều người trong số những du khách đó (và với Tommy) về khả năng có được một mẫu cầu thang accordion nhà riêng biệt tiêu chuẩn có thể có giá cả phải chăng hơn. Vấn đề nằm ở các phép đo của loại cầu thang nhà riêng biệt đó vì không có tiêu chuẩn cho chiều cao tầng, vv. Đó là điều chúng ta phải nghiên cứu thêm một chút. Tôi chắc chắn rằng chúng tôi cũng sẽ tìm thấy một giải pháp thích hợp cho những dự án tư nhân này.

 

Tất cả các phẩm chất tốt của bê tông hiệu suất cao của chúng tôi đều phát huy tác dụng tốt nhất, đặc biệt là với các công trình bên ngoài trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt như ở Phần Lan. Những người tại Finnbuild đã dành một ít thời gian nghiên cứu các tính năng của sản phẩm Hi-Con đã nhận ra điều này. Và có rất nhiều người trong số họ. Vì vậy, vâng, tôi chắc chắn rằng sẽ vẫn còn rất nhiều hoạt động dành cho chúng tôi ở Phần Lan sau Finnbuild.

Tôi không thường xuyên thấy kết quả của thử nghiệm cháy toàn bộ trên các phần tử UHPC. Vì vậy, điều ít nhất tôi có thể làm là chia sẻ cho quý vị một số kết quả từ thử nghiệm gần đây.

 

Khả năng chống cháy chắc chắn là một thách thức đối với đa số loại bê tông chứ không riêng gì với UHPC. Và tôi đã giải quyết vấn đề này trong một trong những mục blog trước đây của tôi: Khả năng chống cháy – nó có phải là một vấn đề đối với UHPC? Nếu hàm lượng các hạt mịn trong bê tông cao (dẫn đến bê tông không thấm) thì nó thậm chí có thể là một vấn đề ở cường độ nén thấp tới 55 MPa như được đề cập trong hệ thống.

 

Như đã mô tả trong bài viết trước đây của tôi, chúng tôi đã có được tài liệu phong phú về khả năng chống cháy của UHPC bao gồm các thử nghiệm trên tấm, dầm, cột và các phần tử tường. Nhưng chỉ có một thử nghiệm toàn diện về tải trọng chịu lửa đã được thực hiện trên phần ban công. Đây là phần tử ban công hẫng đã được thử nghiệm tại Đại học Tampere ở Phần Lan (cách thiết lập được thể hiện trong hình 1 bên dưới).

 

 

Mặc dù ban công đại diện cho phần lớn các dự án của chúng tôi, chúng tôi quyết định cũng thực hiện một thử nghiệm toàn diện trên một tấm được hỗ trợ đơn giản vì chúng tôi có thể mong đợi kết quả thuận lợi hơn cho loại thử nghiệm này. Tôi sẽ giải thích điều này ở phần dưới đây.

 

 

• Sự nóng lên của cốt thép

Trong cả hai loại thử nghiệm cháy, phần mặt trên không được phơi sáng, trong khi phần dưới của phiến được tiếp xúc với ngọn lửa tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa là các cốt thép chịu kéo trong tấm đúc được bảo vệ tương đối tốt khỏi ngọn lửa – vì chúng có lớp bọc cách mặt trên của tấm 15 mm và tấm có độ dày từ 85 đến 75 mm. Đối với tấm được hỗ trợ đơn giản, các thanh cốt thép chịu lực nằm ở phía dưới và do đó chỉ được bảo vệ khỏi ngọn lửa bằng lớp bao phủ 15 mm của chúng. Điều này tất nhiên sẽ dẫn đến việc các cốt thép được hồi lại nhanh hơn đối với tấm được hỗ trợ đơn giản và do đó, sức mạnh sẽ giảm ở giai đoạn trước của thử nghiệm hỏa hoạn.

 

• Biến dạng

Đối với cả hai loại tấm, tải trọng được đặt lên trên tấm dẫn đến sự lệch hướng xuống dưới. Khi các tấm được nung nóng, các biến dạng này sẽ tăng lên do giảm mô đun đối với cả thép và bê tông cũng như hiện tượng rão nhiệt. Tuy nhiên, có một tác động khác phải được tính đến. Vì phần dưới cùng của phiến đá bị nung nóng trong khi phần trên có nhiệt độ thấp hơn, phần đáy sẽ nở ra nhanh chóng trong khi phần trên tương đối chưa bị ảnh hưởng nhiều. Điều này tạo thêm hiệu ứng uốn cong, trong trường hợp ban công hẫng sẽ làm cho mép tấm hướng lên trên và trong giai đoạn đầu của đám cháy, hiệu ứng này sẽ thêm một thành phần lớn hơn độ võng xuống do tải trọng gây ra. Trên thực tế đối với tấm đúc hẫng, mép của ban công đã không di chuyển xuống quá độ võng ban đầu cho đến sau 90 phút tiếp xúc với lửa. Đối với tấm được hỗ trợ đơn giản, tác động của tải trọng và của sự gia nhiệt vi sai đều sẽ làm tăng thêm độ võng xuống, do đó độ võng ở giữa tấm có thể trở nên khá lớn.

 

• Sự nứt vỡ và phồng nở

Nếu độ ẩm trong UHPC đủ thấp, thông thường chúng ta sẽ không gặp hiện tượng cháy nổ, nhưng có thể dự kiến sẽ có một số bong tróc của lớp phủ ở mặt tiếp xúc. Dưới đây là hình ảnh bản đúc hẫng sau 2 giờ cháy.

 

 

Đối với tấm đúc hẫng, sự gia cố này lại nằm cách xa bề mặt gần nhất với cốt thép chịu kéo, do đó gia cố sẽ không dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng nhiệt độ của cốt thép.

 

Đối với tấm được hỗ trợ đơn giản, bất kỳ sự bong tróc nào sẽ từ bề mặt gần với cốt thép chịu kéo, dẫn đến nhiệt độ tăng nhanh và tiếp theo là mất khả năng chịu kéo của cốt thép. Đối với một mẫu thử không tải, sự cháy nổ dự kiến là vừa phải, như đã được quan sát thấy trong một vài đám cháy thực tế. Nhưng do biến dạng lớn nên vỏ bọc cũng phải chịu tương đối lớn ứng suất kéo làm tăng nguy cơ bong tróc lớp phủ.

 

 

Hình dưới đây cho thấy một bức ảnh được chụp sau quá trình thử nghiệm tấm được hỗ trợ đơn giản và bạn có thể thấy gần như toàn bộ 15mm của tấm bìa đã bị bong ra. Hình tiếp theo cho thấy cột nhỏ cũng được đặt không tải trong lò trong quá trình thử nghiệm (và cho đến khi lò được mở vào ngày hôm sau khi nó đã nguội). Các xi lanh có nhiều vết nứt, nhưng chỉ nứt nhẹ và cường độ nén còn lại khi thử nghiệm sau một vài tuần là từ 12 đến 15 MPa.

 

 

 

Kết quả kiểm tra

 

Như đã liệt kê ở trên, có một số lý do tại sao chúng ta có thể mong đợi một kết quả kém hơn đối với tấm được hỗ trợ đơn giản so với tấm đúc hẫng. Tấm đúc hẫng đã chịu tải toàn bộ trong 2 giờ tiếp xúc với lửa. Khi thử nghiệm bị dừng lại là do thiết lập thử nghiệm không thể xử lý các biến dạng.

 

Tấm được hỗ trợ đơn giản đã được thử nghiệm tại Viện Công nghệ An ninh và Phòng cháy chữa cháy Đan Mạch và chúng tôi đã nhận được phân loại REI60.

 

Tấm có chiều dày 100 mm, dài 4140 mm và rộng 3000 mm với mép tự do ở cả hai bên. Tấm được tải ở hai điểm như được hiển thị trong hình dưới đây với tổng tải trọng tác dụng là 31 kN. Có tính đến tải trọng chết dẫn đến mô men lớn nhất là 5,89 kNm / m và lực cắt lớn nhất là 5,69 kN / m.

 

 

Chúng tôi đã không lường trước được rằng các biến dạng sẽ khá lớn như chúng thực sự xảy ra, vì vậy việc bố trí vật tải không thực sự phù hợp với độ lệch lớn. Khi tấm sàn cong, lực căng được tích tụ dưới các điểm chịu tải và khi các ứng suất này được giải phóng một vài lần trong quá trình thử nghiệm, tấm gần như “nhảy lên”. Cuối cùng, thử nghiệm đã bị dừng lại sau một giờ vì độ lệch trở nên quá lớn (độ lệch tâm 233 mm) đến mức không thể tác dụng tải trọng lên tấm sàn được nữa. Đây là một tình huống tương tự với tấm đúc hẫng, rằng tấm này phần lớn còn nguyên vẹn, nhưng việc thiết lập không còn có thể xử lý các độ lệch lớn nữa mặc dù các tiêu chí hỏng hóc dựa trên độ lệch vẫn chưa được đáp ứng. Một hình ảnh được chụp tại điểm 60 phút của bài kiểm tra được thể hiện trong hình tiếp dưới đây, nơi có thể quan sát thấy độ võng lớn và một vũng nước có thể được quan sát thấy. Nhiệt độ trung bình tối đa tăng lên ở mặt không phơi sáng của phiến đá là 64 độ C và hàm lượng nước của phiến đá tại thời điểm tiếp xúc là 1,6%.

 

Rất nhiều cặp nhiệt điện đã được cho vào tấm sàn, vì vậy chúng tôi lại thu được nhiều thông tin để cải thiện thiết kế chữa cháy của mình. Điều này cũng quan trọng không kém việc phân loại tấm mà chúng tôi đạt được cho mục đích viết tài liệu. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn gặp một số khó khăn đặc biệt là trong việc dự đoán chính xác các biến dạng (phải thừa nhận là không dễ vì nhiều yếu tố bao gồm cả hiện tượng hư hỏng) nên nếu có ai trong số các bạn có thắc mắc, nhận xét hoặc thông tin muốn chia sẻ. Vui lòng để lại một bình luận ở dưới.

 

 

 

Cảm ơn bạn đã đọc bài. Nếu có bất kì thắc mắc nào, hãy để lại bình luận bên dưới hoặc lên hệ với chúng tôi để được giải đáp ngay.

 

Tôi hy vọng bạn sẽ có một mùa hè tuyệt vời, ở đây ở Đan Mạch, thời tiết đặc biệt ấm áp, khô ráo và đầy nắng, và rất thích hợp cho một kỳ nghỉ thư giãn trên bãi biển!

Thay mặt cho tất cả chúng ta ở đây tại, tôi muốn chào mừng bạn trở lại blog UHPC của chúng tôi với chương cuối cùng của dự án đúc nâng cao, Thử nghiệm R. Và tôi nên cảnh báo bạn đó là một câu chuyện khá dài…..

Khi chúng tôi rời dự án vào tháng Giêng, chúng tôi vẫn cần lưu ý 2 trong số các yếu tố sức bền, cấu trúc và dự kiến việc này sẽ mất hơn 3 tháng để hoàn thành. Nhưng vấn đề này cũng thật khó khăn…..

Hai phôi cuối cùng là: tấm xoắn lớn nhất và phần tử lớn nhất trong số chúng, cả hai đều có chiều cao đúc gần 2m.

Trong cả hai trường hợp, ván khuôn không chịu được áp lực và nguyên nhân chính là do các tấm EPS cắt 3D bị biến dạng vài cm dưới áp lực mặc dù có kẹp, dây đai thắt chặt, các khối đỡ nặng, các lỗ và nêm hình nón lồng vào nhau . Điều này đã mở ra những khoảng trống giữa các miếng ván khuôn, cho phép áp lực bê tông tích tụ giữa các tấm và chống lại ván khuôn đỡ bên ngoài ở những nơi không được thiết kế cho áp lực đó và kết quả là cả hai tấm ván khuôn đều bị vênh và vỡ!

Kết quả đầu tiên là quá trình đúc đã bị gián đoạn nhiều lần để giữ cho ván khuôn không bị sập hoàn toàn và đảm bảo an toàn cho những chuyên gia thi công. Thứ hai, các phần tử kết thúc với một hình dạng khác với dự định. Thứ ba, các phần tử yêu cầu phải hoàn thiện trước khi sẵn sàng thử lắp ráp. Dưới đây là một số hình ảnh của các biểu mẫu và quy trình.

 

 

 

 

Sau khi các phần tử cuối cùng được đúc và cũng được điều chỉnh tốt nhất có thể thông qua cắt kim cương, đánh bóng, mài và đúc thêm, trường kiến trúc của Aarhus đã tiến hành quét 3D phần tử(là phần chúng tôi nghi ngờ nhất về hình học được hiện thực).

Các lần quét (một ví dụ được hiển thị bên dưới) chỉ ra rằng cả hai phần tử đều khác nhau về hình dạng tổng thể và độ xoắn cũng bị lệch. Vì điều này, chúng tôi dự kiến rằng sẽ rất khó để thực hiện việc lắp ráp và các kế hoạch đã được thực hiện để điều chỉnh các yếu tố tại chỗ, và công việc hoàn thiện cuối cùng đã bị hoãn lại cho đến sau khi lắp ráp.

 

 

 

 

Và như vậy, sau quá trình kéo dài hơn 5 năm, chúng tôi đã sẵn sàng để cài đặt!!

Tác phẩm được lắp đặt trên hai nền bê tông đã được chuẩn bị trước. 20 neo hóa chất được khoan vào mỗi móng. Các thanh M20 có ren được đặt thành các ổ cắm đúc trong đế chủ yếu là đảm bảo truyền lực đến các móng. Số lượng lớn các neo cần thiết chủ yếu là kết quả của các lực từ ứng suất nhiệt trong các phần tử giữa các nền móng do sự thay đổi nhiệt độ hàng năm.

 

 

Việc sắp đặt tác phẩm điêu khắc cuối cùng được chia thành 4 phần và do đó chúng tôi đã mất gần 2 tuần để hoàn thành:

• Chúng tôi đã cố gắng lắp đặt các phần tử còn lại bao gồm đo lường, cắt và khoan kim cương.
• Lắp đặt các phần tử còn lại và thiết lập kết nối bu lông và neo.
• JointCasting là một kết nối mới giữa các phần tử.
• Hoàn thiện công trình và hoàn thiện cảnh quan xung quanh.

 

 

Dưới đây là các bước đã được chúng tôi ghi lại bằng hình ảnh:

 

 

 

Trở ngại chính là do sự chênh lệch và thời gian kéo dài của các dạng đặc biệt, nhiều bu lông kết nối không khớp với các ổ cắm đúc đối diện. Nhưng thậm chí tệ hơn, toàn bộ tác phẩm không thể khớp chính xác trên nền móng, do đó góc và kết nối giữa các phần tử không phù hợp mặc dù chúng tôi đã thử một số cách khác nhau để điều chỉnh cao độ và xoay của các phần tử, mặc dù dung sai chung là 20 mm trong tất cả các kết nối.

Do đó, chúng tôi cần phải cắt bỏ một cái nêm lớn và toàn bộ phần dầm từ phần tử, sau đó tìm cách kết nối chúng với các mặt phần tử đối lập của chúng theo một cách khác với dự định.

Tệ hơn nữa, việc thiết kế nền móng đã được thực hiện mà không tính đến việc các phần tử phải được kết nối với chúng bằng các neo hóa học đã khoan. Do đó, rất nhiều thép gia cường đã được đặt chính xác vào vị trí của tất cả các neo, đến mức phải khoan lõi kim cương hơn 2/3 tất cả các lỗ.

UHPC rất cứng và khoan xuyên thép cũng vậy. Chỉ cần cắt và khoan kim cương đã mất cả ngày!

 

 

 

 

Khi các yếu tố đã được điều chỉnh, việc lắp ráp có thể được hoàn thành mặc dù chúng tôi gặp khá nhiều trở ngại.

Thứ nhất, bởi vì chúng tôi đã cắt bỏ dây nối trên phần tử C2, nên phải tìm ra một cách khác để sửa chữa nó về mặt cấu trúc để truyền tải theo mọi hướng. Cuối cùng, điều này kết thúc là khoan và dán các thanh cốt thép và đúc mối nối trên, vừa để đảm bảo kết nối cấu trúc ở đó, vừa để cố gắng hợp nhất các phần tử một cách trực quan để có thể chấp nhận được

 

 

Việc lắp đặt cuối cùng của A2 và A1 tương đối dễ dàng vì các kết nối bắt vít cho hầu hết các bộ phận có thể được sử dụng sau khi khoan các lỗ lớn hơn và sau đó dán trong các thanh ren. Ngoài ra, hình dạng bị thay đổi từ cái nêm bị cắt đi ít bị nhìn thấy hơn.

 

 

Sau quá trình lắp ráp thô của các phần tử và đúc giao diện C2, tất cả các khớp, lỗ, v.v. đã được lấp đầy và hoàn thiện. Và để hoàn thiện, toàn bộ tác phẩm điêu khắc đã thêm một lớp sơn bán trong suốt.

 

 

 

Vì vậy, chúng ta đã học được gì từ quá trình tạo Thử nghiệm R?

1. Việc thiết kế các cấu trúc 3D không đều rõ ràng đòi hỏi phải dựa vào phần mềm để có kết quả chính xác nhất có thể, vì các phép tính phân tích là không đủ. Những gì chúng tôi không mong đợi là lượng thời gian cần thiết để đánh giá và các kết nối thứ nguyên, khi nhiều kịch bản trường hợp tải có liên quan. Đối với các cấu trúc tương tự trong tương lai, các kết nối sẽ là tâm điểm chính, thậm chí còn hơn cả trong dự án này.
2. Việc gia cố các hình dạng 3D phức tạp và khá khó khăn, nhưng các mẫu in 3D và mô hình tỷ lệ của các phần tử và các công cụ “điều hướng” khác giúp mọi người đặt các thanh và tăng tốc quá trình sản xuất.
3. Ván khuôn không bao giờ có thể quá mạnh mẽ và cứng nhắc! EPS chỉ có thể được sử dụng trong các phần rất mỏng hoặc phải sử dụng các vật liệu khác, các phần duy nhất trên các bộ phận đúc sẵn không bị biến dạng là các bộ phận MDF được quét 3D, ngay cả khi chúng bị dịch chuyển tương đối với nhau.
4. Với nhiệt độ bê tông vượt quá 90˚C, EPS được làm mềm/nóng chảy và kết hợp với bề mặt UHPC một cách hiệu quả, bất chấp các lớp sáp được áp dụng. Điều này cần phải được giải quyết cho các phôi trong tương lai, vì việc loại bỏ các dư lượng EPS mất nhiều giờ và cũng dẫn đến kết cấu bề mặt khá thô sơ. Sử dụng các khối lớn EPS một vật liệu cách nhiệt làm ván khuôn, không thể tránh được nhiệt độ cao, nhưng cần phải có các lớp phủ bề mặt tốt hơn để bảo vệ bề mặt EPS khỏi sức nóng.
5. Ván khuôn EPS nguyên chất không đủ cứng để đảm bảo duy trì hình dạng. Các phần tử càng lớn và áp suất hình thức (chiều sâu đúc) càng cao, thì độ lệch so với hình dạng dự định càng lớn. Điều này đặc biệt là một vấn đề đối với các kết nối, điều này đã trở nên rõ ràng một cách rõ ràng trong quá trình lắp ráp, nơi chúng tôi đã gặp phải vấn đề rất lớn về sự lệch trục. Đối với các dự án trong tương lai, EPS sẽ không được sử dụng để kết nối các điểm và các mặt.

 

 

Như một kết luận tổng thể, quá trình đã xác minh rằng UHPC kết hợp với thiết kế và tối ưu hóa cấu trúc liên kết có sự hỗ trợ của máy tính có thể tạo ra những hình dạng và cấu trúc ngoạn mục và mới lạ với việc sử dụng vật liệu giảm thiểu, cho thấy tiềm năng to lớn trong tương lai. Nó cũng đã chứng minh rằng sản xuất và lắp ráp vẫn là phần khó khăn nhất của quá trình và ván khuôn chủ yếu được xây dựng từ EPS(ít nhất là hiện tại).

 

Cảm ơn bạn đã đọc bài. Nếu có bất kì thắc mắc nào, hãy để lại bình luận bên dưới hoặc lên hệ với chúng tôi để được giải đáp ngay.