ما كثافة UHPC؟ وكم وزنه الذاتي أخف من الخرسانة العادية؟

ما هو كثافة UHPC ؟ كم من الخفيف هو من التكهن الطبيعي؟ An Analysis of Industry Test Data and Application Logic

في سيناريوهات هندسية مثل جدران الستائر العالية في المباني والعناصر غير المميزة غير النظامية، وتؤثر معايير الكثافة وأداء الوزن المميت في UHPC مضمون الأداء العالي في أولترا) تأثيرا مباشرا على تصميم التحميل الهيكلي، واختيار خطط البناء، وحتى الرقابة الشاملة على تكاليف المشروع، مما يجعلها مؤشرات أساسية يرتبها العديد من المتعاقدين والمصممين خلال اختيار المواد. كمقدم خدمات مهنية لديه ما يقرب من 30 عاما من الخبرة العميقة في ميدان UHPC واستفادة من البيانات المقاسة والخبرة العملية المستمدة من عشرات المشاريع البارزة التي شاركنا فيها، واليوم سنعرض تحليلا واضحا لهذين السؤالين اللذين يكثر طرحهما على الصناعة.

1 سلسلة الكثافة المشتركة لـ UHPC ومصانع التأثير

وكثير من الممارسين يساوون كثافة UHPC مع كثافة الخرسانة التقليدية، ولكنهما يختلفان في الواقع اختلافا جوهريا في نظم التركيب. وفي الوقت الراهن، تنخفض كثافة منتجات UHPC القياسية في الإنتاج الجماعي المنتظم عموما بين 2.2g/cm3-2.6g/cm3، مع تذبذب قيم محددة بشكل ملحوظ تبعاً لتسويات التركيبة، والاختيار الكلي، وما إذا كانت هناك زيادات طفيفة في الوزن. (أ) يُستخدم اتفاق الكثافة العالية UHPC في جدران الستائر المنصفة ذات الوجه الفوق المنصف، وشكلات التجويف العالية الدقة عادة ما تكون كثافة الـ 2.4g/cm3-2.6g/cm3؛ وعادة ما تحقق هذه المنتجات قوة ضغط تتجاوز 150 من هذه المنتجات، وهو ما يناسب سيناريوهات التركيبات الطويلة الأجل والعالية الارتفاع التي تتطلب مرونة هيكلية عالية. يمكن أن تحقق شركة UHPC المعدلة التي تم تطويرها لتلبية متطلبات الوزن الخفيف كثافة منخفضة تصل إلى 1.9 غرام/cm3-2.2g/cm3 عن طريق إدخال تركيبات محددة للوزن الخفيف لتعديل (أ) الهيكل الأساسي الداخلي؛ وفي الوقت الذي تكفل فيه هذه المنتجات الممتلكات الميكانيكية الأساسية، فإنها تزيد من تخفيض عبء الوزن الميت، - جعلها مناسبة لمشاريع التجديد والعناصر المضافة العالية الحد من الحمولة.

يجب أن يلاحظ أن "ال UHPC " الذي يروج له بعض البائعين غالباً ما ينطوي على حلول وسط لمؤشرات القوة عند اختيار المواد اللازمة للمشاريع الهندسية لا يجب على المرء أن ينظر فقط إلى بارامترات الكثافة ولكن يجب أن يطابقها بشكل شامل مع متطلبات مقاومة الطقس في المشروع سيناريوهات التركيب وفي ممارساتنا العملية عبر مشاريع متعددة، وجدنا أن مناقشة أرقام الكثافة بمعزل عن سيناريوهات التطبيقات ليس لها قيمة مرجعية عملية؛ ويجب مضاهاتها مع بيئة الخدمات الخاصة بالمكونات ومتطلبات التحقق الهيكلي.

2. مقارنات الوزن الميت المقننّم بين UHPC والملكية العادية

أما الخرسانة العادية من طراز C30-C50 التي تستخدم عادة في المباني المدنية التقليدية فتتميز بكثافة لا تزال مستقرة أساسا في نطاق 2.3g/cm3-2.5g/cm3. الكثير من الناس يفترضون بشكل مناسب أن UHPC ، كمواد عالية الأداء، لديه وزن أعلى من الموت، ولكن في الواقع هذا التصور متحيز. أولاً، من حيث القيم الأساسية للوحدة الواحدة، فإن كثافة معيار UHPC هي أساساً في نفس النطاق الذي تبلغه الخرسانة العادية. على أي حال، لأن قوة UHPC 3-10 مرات من قوة الخرسانة العادية، إن تحقيق نفس القدرة على الحمل الهيكلي يتيح لمكونات UHPC أن تكون من 1/3 إلى 1/2 سميك الخرسانة العادية، مما يعني أنه بالنسبة للعناصر التي تستوفي نفس متطلبات الحمولة، يمكن أن يكون الوزن المميت الإجمالي لـ UHPC أخف بنسبة 40 في المائة إلى 70 في المائة من الخرسانة العادية.

خذ مشروع حقيقي كمثال: لعناصر واجهة المنحنى من مشروع معلم وكان للتصميم العادي الأولي سميكة تبلغ 15 سنتيمتر مع وزن ميت يبلغ حوالي 375 كلغ لكل متر مربع. بعد التحول إلى حل لـ UHPC ، لا بد أن يكون السميك سوى 4 سم، مع وزن ميت يقل عن 100 كلغ لكل متر مربع. وهذا لا يقلل إلى حد كبير من ضغط الحمولة على الهيكل الرئيسي وصعوبة البناء العالي الارتفاع، ولكن أيضاً تجنباً للأخطار الشائكة والواسعة النطاق التي تُستخدم في المكونات الملموسة العادية. أما بالنسبة للوزن الخفيف المعدل UHPC حتى في مقارنة مقياس المساواة مع الخرسانة العادية ويمكن أن يكون وزنها المميت 15 في المائة-25% من الميزة الخفيفة التي لا يمكن استبدالها تقريباً بالنسبة لمشاريع التجديد ذات الهامش المحدودة.

3 القيمة الهندسية لرسومات UHPC

وتجاوز العديد من المتعاقدين القيمة المشتقّة وراء بارامترات الوزن الميت: أولاً، تخفيض عنصر الوزن المميت المخفف للتكاليف الهيكلية يعني أن الهيكل الرئيسي لا يحتاج إلى تعزيز إضافي للشحن، ويقلل، في المقابل، استهلاك تعزيزات الفولاذ، ويضغط بصورة ملموسة وغير مباشرة على تكاليف المشروع الإجمالية. ثانياً، إن تحسين عناصر كفاءة التشييد - الوزن الخفيف لا يتطلب معدات كبيرة للطوابق، ويمكن لأدوات سطوع البناء العادية أن تكمل العمل، في حين أن مخاطر السلامة في البناء العالي الارتفاع قد انخفضت أيضا. وأخيراً هو تحسين القابلية للدوام - إن الهيكل المدمج لـ UHPC نفسه يعطي المكونات عدم القدرة على تحمل المياه، مقاومة شديدة، ومقاومة رذاذ الملح أعلى بكثير من الخرسانة العادية حتى في بيئات ساحلية طويلة الأجل، وشديدة الحرارة، وشديدة الرطوبة في الخارج، ولن تكون هناك مشاكل مثل زيادة الوزن الميت سنويا أو التآكل الهيكلي الناجم عن دخول المياه إلى مسامير داخلية.

وفي الوقت الحاضر، يقوم العديد من كبار الأقران في هذه الصناعة بمزيد من الصياغة على النحو الأمثل لكثافة ال UHPC ووزنه المميت. ويتمثل الاتجاه الأساسي في زيادة خفض الوزن المميت دون فقدان الخصائص الميكانيكية الأساسية، مع تحقيق التوازن أيضا في مراقبة التكاليف. وهذا هو أيضا نقطة الانطلاق الرئيسية لتعريف UHPC في المستقبل في سيناريوهات بناء مدنية أكثر.

FAQ

فاء: هل انخفاض كثافة UHPC يعني أسوأ نوعية؟ ألف: ليس بالضرورة. ويعد تعديل الكثافة صيغة أمثل لسيناريوهات تطبيق مختلفة. وطالما أمكن مطابقة معايير القوة ومقاومة الطقس في المشروع، فإن معدل انخفاض الكثافة يمكن أن يفي تماما بالمتطلبات الهندسية. وينبغي الحكم على الاختيار على أساس المؤشرات المحددة للتحقق من المشاريع، وينبغي ألا تستخدم الكثافة وحدها كمعيار تقييمي وحيد.

فاء: نظرا لأن UHPC أخف من الخرسانة العادية، هل ستكون قوته غير كافية؟ ألف: إن القوة المضغوطة من ال UHPC المنتج بصورة منتظمة تفوق عموماً 100 إم بي أي أكثر من 3 أضعاف القوة المضغوطة للخرسانة العادية C30. وفي حين أن المكونات تفي بنفس القدرة على تحميل الحمولة، فإنها أضعف مع انخفاض الوزن الإجمالي المميت - لا توجد مشكلة في عدم كفاية القوة، وقد تم التحقق من ذلك عمليا في مئات من المشاريع البارزة والعليا في الصين.

Q: تتفاوت الكثافة في دو UHPC تفاوتا كبيرا بين مختلف المصانع ريزر؟ ألف: لدى مختلف الصانعين نظم تركيب مختلفة، لذا فإن نطاقات الكثافة تختلف اختلافا ملحوظا. بعض الصانعين الذين يركزون على منتجات العرض الخفيف الوزن ذات الكثافة المنخفضة إلى 1.9g/cm3 وفي حين أن بعض المنتجات التي تركز على قوة عالية لها كثافة قريبة من 2.6g/cm3. عند الشراء، يجب أن تطلب من المورّد تقديم تقارير اختبارية من طرف ثالث للتأكد من أن البارامترات تتطابق مع متطلبات المشروع.