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Jul 19, 2023

ウルトラ

超高性能コンクリート (UHPC) は、プレキャスト コンクリート建設の主要な材料として急速に台頭しています。 1990 年代初頭に「反応性粉末コンクリート」として初めて導入されたこの材料は、

超高性能コンクリート (UHPC) は、プレキャスト コンクリート建設の主要な材料として急速に台頭しています。 1990 年代初頭に「反応性粉末コンクリート」として初めて導入されたこの材料は、過去 10 年間に米国および海外で使用が増加しています。

UHPC は、フランス、日本、マレーシアで道路橋の建設に使用されています。 カナダとベネズエラの歩道橋。 カナダとフランスの屋根パネルと建築ファサード。 もっと。

米国では、UHPC はバージニア州とアイオワ州で橋梁の建設に、ニューヨーク州とデラウェア州で橋の床版オーバーレイの建設に、また他の 20 州以上でプレキャスト橋梁部材間の現場鋳造接合部の建設に使用されています。 連邦および州の運輸機関、全国産業団体、民間所有者、コンクリート製造業者による継続的な研究開発努力により、この技術をさらに進歩させ、運輸部門と建築建設部門の両方でより広く採用できるようにしようとしています。

この材料の独特の性能特性を活用するのに適した主要産業の 1 つは、プレキャスト プレストレスト コンクリート産業です。

UHPC は繊維強化されたセメントベースの材料です。 これには、セメント、補助セメント質材料 (SCM)、細砂、化学混和剤など、従来のコンクリートと同じ材料が多く含まれていますが、これらの材料は、シリカフュームから砂まで、つまり、最高級の素材から最も粗い素材まで。

UHPC 混合物のセメント系材料の合計含有量は、材料 1 立方メートルあたり 1,500 ポンドを超えることがあり、多くの場合実際にこれを超えます。これは、ほとんどの従来のコンクリート混合物のセメント系材料含有量の 2 倍以上です。 ただし、水対結合剤の比 (w/b) は、特殊な高性能減水剤の使用により促進されるため、0.20 以下になることがよくあります。 高密度の粒子充填と超低 w/b の組み合わせにより、コンクリート中に非常に洗練された微細構造が形成され、並外れた強度と耐久性が実現します。 その結果、UHPC エレメントは、海洋や除氷にさらされるなどの厳しい環境下であっても、200 年以上の寿命を持つことができます。

UHPC の定義については統一的に合意されたものはありませんが、一般的な UHPC 圧縮強度は 17,000 psi を超え、市販の UHPC 材料の多くは 30,000 psi 以上の強度を達成できます。 従来の高性能コンクリートと比較して、UHPC は圧縮強度を 3 ～ 5 倍向上させることができます。 ただし、圧縮強度はこの材料の最も重要な特性ではありません。 構造用 UHPC と他のクラスのコンクリート、特に構造用プレキャスト用途の主な差別化要因は、材料の高い引張性能です。これは、洗練された微細構造と、以下の用量で混合物に組み込まれる高張力鋼マイクロファイバーの組み合わせに由来します。体積で約 1 と 3% (約 130 ～ 390 ポンド/立方ヤード)。

構造 UHPC 混合物は、1,000 psi を超える直接引張強度と 2,500 psi を超える曲げ強度を達成するように設計できます。 さらに、適切に設計された UHPC 混合物は、亀裂後の大幅な延性と歪み硬化を示し、亀裂後に要素がたわむ際の残留曲げ強度を大幅に向上させることができます。

UHPC の高い引張強度と亀裂後の延性は、構造設計に大きなメリットをもたらします。 まず、ひび割れ後の延性とひずみ硬化挙動により、破壊が差し迫っている場合に規格で義務付けられた延性を達成するために従来のコンクリートに必要な最小限の鉄筋を事実上排除することができます。

第 2 に、UHPC の延性が高いため、材料の靭性が非常に高くなり、鉄筋の助けがなくてもエネルギーを吸収する能力が高まります。

第三に、高い引張強度により材料のせん断抵抗が増加し、ビーム設計におけるせん断スターラップを完全に排除できる可能性があります。 スターラップを排除することで、要素の設計と製造が簡素化され、部材ウェブ (ステム) の幅を縮小できます。 実際、梁、柱、その他の UHPC 構造部材は、従来の鉄筋コンクリート部​​材と同じ容量を提供しながら、材料の体積が大幅に減り、したがって重量が軽くなる断面で設計できます。