UHPC открывает двери новым идеям и захватывающим возможностям для реконструкции зданий. Ниже кратко изложены некоторые исследовательские работы по использованию UHPC в предлагаемых гибридных структурах.
Использование UHPC с полимером, армированным стекловолокном (GFRP), — это предложенная гибридная идея, которая вдохновила многих современных исследователей. Эльмахди и др. [85] экспериментально исследовали инновационную конструкцию с использованием UHPC в смешанных пучках. Часть балки представляет собой полую коробку из стеклопластика. Сверху используется тонкая оболочка из UHPC, выдерживающая сжимающие напряжения.
Внизу используются стальные или армированные углеродным волокном полимерные листы (SFRP/CFRP), способные выдерживать растягивающие напряжения. Эти различные материалы соединяются друг с другом с помощью срезных шпилек и эпоксидного клея, чтобы обеспечить адекватное соединение между ними. Исследования показывают, что добавление высокопроизводительных материалов, таких как UHPC, значительно улучшает возможность смешивания балок.
Chen & El-Hacha изучили другую гибридную балку с той же конструкцией полого коробчатого сечения из стеклопластика при статической изгибающей нагрузке. Исследования доказывают, что UHPC имеет решающее значение для достижения большей прочности при меньшем весе и меньших конструктивных элементах. Кроме того, Искандер и др. изучил гибридные полые коробчатые секции UHPC-GFRP с основаниями из пластин SFRP или CFRP, чтобы проанализировать причины разрушения под действием поперечных сил. Исследования показывают, что отказ частично связан с ориентацией волокон в угловых областях этого гибридного луча.
Многие исследователи изучали еще одну гибридную идею, сочетающую UHPC с обычным бетоном в качестве строительного или ремонтного материала. В качестве строительного материала Хаким, Азад и Хаким изучили структурное поведение трех различных концепций односторонних сборных перекрытий с простыми связями, отлитых из обычного бетона, UHPC, выполненных в различных структурных формах, таких как: (i) Элементы со слоем UHPC. на нижней плоскости растяжения – основание из сверхвысокого давления и образцы балок из обычного бетона; (ii) элементы, армированные сборными деформированными стержнями UHPC. Идею использования палочек UHPC представили Азад и Хаким. Стальные стержни UHPC были помещены в гибридную конструкционную форму перед заливкой обычного бетона. Стержни UHPC были термически отверждены при температуре 900°C в течение 48 часов для ускорения отверждения и набора прочности. Окончательный гибридный образец, армированный двумя стержнями UHPC размером 50 × 50 мм; (iii) гибридный полый блок со слоями UHPC, отлитыми на верхней и нижней поверхностях.
Усталостные трещины наблюдались во многих ортотропных стальных пролетных мостах по всему миру, например: мост Северн в Англии, мост Синталь в Германии, мост Вестгейт в Австралии, Леверкузенский мост Морибаши в Германии. Многие исследователи изучали эту проблему усталости, чтобы улучшить свою производительность.
Одним из наиболее ожидаемых решений по борьбе с этой усталостью является использование верхнего слоя UHPC в качестве покрытия настила моста вместо необработанного покрытия. Была изучена усталостная реакция обшивки из сверхвысокого давления с использованием ортотропной стали. Исследования показали, что покрытия UHPC могут значительно снизить величину напряжений на стенках палубы. Кроме того, было изучено поведение композитного настила сталь-UHPC при поперечном изгибе под действием изгибающих моментов. Исследования показали, что покрытия UHPC оказывают значительное влияние на предельную несущую способность настилов.
Бетон нового поколения (UHPC) предлагает удивительный уровень качества, о котором раньше невозможно было даже мечтать. После тщательного изучения темы были сделаны следующие выводы:
1. Очевидно, что большинство исследователей подчеркивают, что механические и экологические свойства UHPC превосходят все ожидания, создавая потенциал для более широкого применения в строительстве.
2. Механические свойства бетона нового поколения намного лучше, чем у обычного бетона. Эти беспрецедентные значения зависят от соотношения воды и связующего, ультратонкого порошка, оптимизированной упаковки частиц, метода отверждения и улучшения микроструктуры.
3. Используя эту технологию, можно построить конструкции, которые легче, больше или имеют более длинные пролеты, чем обычно проектируются. Его исключительная удобоукладываемость позволяет заливать новый бетон неправильной или очень вытянутой формы для создания конструкций с эстетичным внешним видом или необычной отделкой.
4. Однако использование UHPC в строительстве ограничено, поскольку заменить обычный бетон в большинстве случаев коммерчески невозможно по следующим причинам:
а. Экономический фактор проявляется в высокой стоимости и недоступности некоторых входящих в его состав материалов. Например, стальные волокна могут стоить дороже, чем другие матричные материалы вместе взятые.
б. Некоторые технические аспекты, такие как ограниченные технические характеристики конструкции и сложные методы производства и отверждения.
в. Негативное воздействие производства цемента на окружающую среду, поскольку количество цемента, необходимого для производства сверхвысокопрочного бетона, примерно в два раза превышает количество традиционного бетона.
5. Одной из рекомендаций по продвижению UHPC в строительстве является изучение альтернативных материалов для замены дорогих композитных материалов UHPC. Вместо портландцемента и микрокремнезема рекомендуется использовать отходы с гелеобразующими свойствами, которые обладают следующими преимуществами:
а. Снизить затраты на производство бетона,
б. Сделать бетон более экологически чистым за счет сокращения отходов и выбросов газов при производстве цемента.
в. Улучшите однородность и плотность бетона для большей прочности и долговечности.
