Maailman johtava ultrakorkealujuusbetonin osaaja

Kun olet työskennellyt tällä alalla jo vuosien ajan - ja olen henkilökohtaisesti työskennellyt ultrakorkealujuusbetonin (UHPC) kanssa vuodesta 1987 - olet nähnyt paljon väitteitä jonkun olevan korkealujuusbetonin (HPC) johtava osaaja maailmassa. Meidän väitteemme johtajuudestamme on myös omamme, mutta koska tuotamme Hi-Conissa vain teräskuituja sisältävää ultrakorkealujuusbetonia (UHPFRC) emmekä ole koskaan työskennelleet tavanomaisen betonin kanssa, uskomme, että väitteemme tueksi on joitain ansioita, varsinkin kun olemme valmistaneet vuosien varrella yli 70 000 tonnia rakenteellisia elementtejä CRC-betonistamme.

Paljon lyhenteitä

Olet ehkä jo huomannut, että käytämme paljon lyhenteitä työskennellessämme tämän tyyppisen betonin kanssa ja yritän lyhyesti selittää muutaman näistä:

CRC - lyhennys nimestä Compact Reinforced Composite, tiivis teräsvahvistettu komposiitti - on erityinen ultrakorkealujuuskuitubetoni (UHPFRC), jota käytämme Hi-Conissa. Hans Henrik Bache kehitti (ja patentoi) sen Aalborg Portland A/S:ssä vuonna 1986 ensimmäisenä ultrakorkealujuusbetonina (UHPC), jossa yhdistyvät yli 150 MPa:n puristuslujuus sekä suuri vetolujuus ja sitkeys - johtuen korkeasta teräskuitupitoisuudesta - ja tiiviisti sijoitetut raudoitustangot teräksen kaltaisen käyttäytymisen saavuttamiseksi, mutta betonin eduin. Tuolloin sellaisia termejä kuin UHPC ei oikeastaan käytetty, vaan puhuttiin pikemminkin korkean lujuuden betonista (HSC). Puristuslujuus oli ollut yksi tärkeimmistä kehitettävistä parametreistä, mutta pian havaittiin, että joukko muita ominaisuuksia, kuten kestävyys tai taipuisuus, olivat ainakin yhtä tärkeitä, ja termi (High Performance Concrete, HPC) korkealujuusbetoni keksittiin. Tämän taustalla oli ajatus, että betoni on suunniteltu erityisesti tiettyä sovellusta varten, eikä tämä välttämättä sisällä ominaisuutta, kuten korkea lujuus. Se voi olla korkea vetolujuus, pitkä kestävyys, hyvä työstettävyys tai jotain vastaavaa. Yhdeksänkymmenenluvun puolivälissä ja loppupuolella oli kehitetty useita muita kaupallisesti saatavissa olevia korkealujuusbetoneja, kuten Ductal (Lafarge), BCV (Vicat) ja BSI/Ceracem (Eiffage ja Sika). Yritettäessä luokitella nämä erilaiset betonit, termi ultrakorkealujuusbetoni (Ultra High Performance Concrete, UHPC) otettiin käyttöön karakterisoimaan betonit, joiden puristuslujuus oli suurempi kuin noin 140 - 150 MPa. Koska suurin osa näistä betoneista sisälsi myös kuituja lisäämään niiden sitkeyttä, seuraava vaihe oli UHPFRC, ultrakorkealujuuskuitubetoni. Yhdistettäessä tämäntyyppistä betonia tiiviisti asetettuihin raudoitustankoihin, lisätään joskus termiin "runsaasti raudoitettu" (Heavily Reinforced) HR. Koska me käytämme CRC:ssä aina tavanomaisia raudoitusteräksiä, oikea termi kuvaamaan betoniamme olisi näin ollen HRUHPFRC, runsaasti raudoitettu ultrakorkealujuuskuitubetoni - mutta silloin se kuulostaisi vain naurettavalta, joten pitäydymme yleensä joko termeissä ultrakorkealujuusbetoni, UHPC tai ultrakorkealujuuskuitubetoni UHPFRC.

UHPFRC-betonien koostumus – ja CRC:n

Ultrakorkealujuuskuitubetoneille (UHPFRC) on yleensä tunnusomaista korkea puristuslujuus, alhainen läpäisevyys, suuri taipuisuus ja tyypillisesti yli 25 MPa:n taivutuslujuus. Tämä saavutetaan suurella sideainepitoisuudella (900-1500 kg/m3), usein suurella määrällä mikrosilikaa ja lasijauhetta, sekä matriisilla, jossa suurin raekoko on usein alle 0,25 mm. Koska vesi/sideaine-suhde on tyypillisesti alle 0,2 , on käytettävä erittäin tehokkaita supernotkistimia ja rakenteellisiin sovelluksiin tarvittavan sitkeyden varmistamiseksi kuituja (useimmiten teräskuituja) käytetään 100-300 kg/m3. Tavanomaisia sekoitus- ja siirtolaitteita voidaan käyttää, mutta koska vesipitoisuus on hyvin pieni, on välttämätöntä käyttää pitkiä sekoitusaikoja homogeenisen massan aikaansaamiseksi. Koska monia UHPFRC-betoneja käytetään kuitujen ja esijännityksen yhdistelmänä, kovettuminen tapahtuu usein korkeissa lämpötiloissa, mikä parantaa mekaanisia ominaisuuksia ja varmistaa, että suurin osa kutistumasta on tapahtunut ennen esijännitystä.

CRC - Hi-Conissa käytetty betoni - ei ole tyypillinen ultrakorkealujuuskuitubetoni. Paikallisilla kiviaineksilla valmistettuna sen keskimääräinen puristuslujuus kuutiolla mitattuna on noin 150 MPa, mutta koska Eurocode perustuu 150x300 mm sylinterilujuuksiin puristuslujuuden mittaamisessa, käytämme suunnittelussamme ominaispuristuslujuutta 110 MPa. Massassa on korkea sideainepitoisuus, suuri mikrosilikapitoisuus ja vesi/sideainesuhde tyypillisesti 0,15 - 0,18. Käytämme hiekkaa, jonka maksimiraekoko on 4 mm, mikä tarkoittaa, että sideainepitoisuutta CRC:ssä on voitu vähentää verrattuna vain erittäin hienolla hiekalla valmistettuihin ultrakorkealujuuskuitubetoneihin, mikä antaa hiukan alhaisemman lujuuden, mutta taloudellisemman massan ja pienemmän kutistuman.

CRC-massa on itsetiivistyvää, mutta korkean kuitupitoisuuden (tyypillisesti 120-230 kg/m3) ja matriisin korkean viskositeetin (tarvitaan kuidun hyvän jakautumisen varmistamiseksi) vuoksi CRC soveltuu parhaiten elementtivalmistukseen, jolloin muottivibrausta voidaan käyttää tiivistymisen parantamiseksi.

30 vuoden kokemus?

30 vuoden kokemus ultrakorkealujuusbetonin alalta kuulostaa hyvältä, mutta jos et ole varovainen, se saattaa osoittautua 5 vuoden kokemukseksi, jota on käytetty uudelleen viimeiset 25 vuotta. Tietotason lisäämisen on oltava jatkuvaa. Olemme ylpeitä siitä, että olemme ajan tasalla ultrakorkealujuusbetonin kehityksestä, mutta paradoksaalisesti käytämme edelleen periaatteessa samaa CRC-peruskaavaa, joka kehitettiin vuonna 1986. Vuosien mittaan olemme tehneet siihen muutamia parannuksia - parantaneet sen työstettävyyttä, vähentäneet sen kustannuksia ja viimeistelyn tarvetta - mutta jos muutamme CRC:n koostumusta dramaattisesti, olisi vaikea käyttää sitä suurta määrää dokumentaatiota, jonka olemme vuosien aikana tuottaneet. Vaikka massamme ei eroa kovinkaan paljon siitä, mitä käytettiin 20 vuotta sitten, olemme oppineet tuntemaan betonimme erittäin hyvin - sekä sen vahvuudet että rajoitukset - ja se antaa meille osaamisen suunnitella ja valmistaa erittäin monimutkaisia elementtejä, ja toimittaa niistä tarvittava dokumentaatio. Joillekin tuotteillemme teemme massoja, jotka eroavat hiukan alkuperäisistä CRC-peruskaavasta, mutta tällä hetkellä käytämme perusseosta 95 prosentissa tuotteistamme. Tästä syystä pystymme nopeasti näkemään, milloin voimme tuoda lisäarvoa rakennusprojektiin - vai onko tuotteemme ylipäänsä sopiva johonkin tiettyyn projektiin. Ja kuitenkin on turvallista sanoa, että hyvin CRC:lle sopivia projekteja on edelleen paljon!

Ja lopuksi vastauksena otsikon väitteeseen: Kyllä, me pidämme itseämme yhtenä maailman johtavana ultrakorkealujuusbetonin osaajana. Tämä johtuu siitä, että olemme kaupallinen yritys, joka on suunnitellut ja valmistanut CRC:tä päivittäin lähes 20 vuoden ajan - kilpaillen enimmäkseen teräksen ja perinteisen betoni kanssa - ja jos emme olisi hyviä siinä mitä teemme, meitä ei olisi enää olemassa.

Tämä on - tosin puolueellinen - johdantoni CRC:hen ja miten se sopii ultrakorkealujuusbetonien maailmaan. Jos olet eri mieltä, sinulla on kysyttävää tai haluat vain kommentoida, tee niin, ole hyvä. Valitettavasti tätä ei voi tehdä suoraan pääsivustolta, mutta tee se käyttämällä alla olevaa linkkiä. Yritämme käsitellä erilaisia aiheita tässä blogissa - ja kommenttisi voivat antaa meille ideoita uusiin kirjoituksiin - tai jos on tarpeen saada ulkopuolista apua kysymyksiisi vastaamiseen, yritämme tehdä senkin. Sana on vapaa.

(Käännös: JTM/Hi-Con)