بتن فوق توانمند یا Ultra High Performance Concrete (UHPC) نوع جدیدی از بتن است که در دهه های اخیر به دلیل خواص استثنایی مقاومت و دوام آن توسعه یافته است. این بتن با کارایی بالا می تواند در بازسازی سازه و ساخت انواع پلها علاوه بر چندین کاربرد دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
بتن فوق توانمند اولین بار توسط مهندسین ارتش ایالات متحده در اواخر دهه 1980 مورد استفاده قرار گرفت و در سال 2000 در ایالات متحده در دسترس قرار گرفت. تولید انبوه و گسترده بتن فوق توانمند به اداره بزرگراههای فدرال (FHWA) اجازه داد تا تحقیقات را برای استفاده از بتن فوق توانمند برای زیرساخت بزرگراه ها آغاز کند. تحقیقات FHWA منجر به تحقیقات اضافی از دانشگاه ها و پروژه های نمایشی شد. نتیجه، مجموعه ای از نشریات در مورد بتن فوق توانمند ویک لیست طولانی “برنامه های کاربردی پل” بود که شامل:
- تیرهای پیش تنیده
- پانل های وافل پیش ساخته برای عرشه پل
- بتن ریزی برای اجزای پل پیش ساخته در محل (درزگیر)
- شمع های بتنی پیش ساخته
- مقاوم سازی سازه
- پوشش های نازک چسبانده شده عرشه پل
- کاربردهای امنیتی و مهار انفجار
چرا همه این کشورها از بتن فوق توانمند استفاده می کنند؟ بتن فوق توانمند یا بتن با کارایی بالا دارای طول عمر 100 ساله با مقاومت، دوام، انعطاف پذیری و طول عمر استثنایی است. تاب فشاری بتن فوق توانمند، 10 برابر بتن معمولی است. تاب فشاری توانایی یک ماده برای پایداری در برابر تنش فشاری و خمش ناشی از تنش فشاری است. بتن معمولی مورد استفاده در پل ها دارای مقاومت فشاری 3000 تا 5000 psi است. بتن فوق توانمند دارای مقاومت فشاری 18000 تا 35000 psi است. تاب آوری در برابر کشش از معیارهای مهم دیگر است؛ وقتی یک ماده را از دو راستا می کشید، تنش کششی به ماده وارد می شود. در حالی که بتن سنتی دارای مقاومت کششی 400 تا 700 psi است، بتن فوق توانمند دارای مقاومت کششی حدود 1400 psi است.
دوام بتن فوق توانمند
در حالی که قدرت بتن فوق توانمند گیرا و موثر است، دوام آن نیز بیشتر از انتظارات است. دوام با نحوه عملکرد مواد در شرایط خاص اندازه گیری می شود. مقاومت در برابر یخ زدگی/ذوب، مقاومت در برابر کلرید (مانند نمک های جاده) و مقاومت در برابر سایش بخشی از دوام هستند. بتن فوق توانمند خواصی مشابه سنگ سخت دارد.
مقاومت در برابر چرخه‌ی ذوب و یخ
با قرار دادن منشورهای بتن در معرض انجماد و ذوب در حین غوطه ور شدن در حمام آب آزمایش می شود. بتن فوق توانمند ،100% خواص مواد خود را پس از 600 سیکل انجماد/ذوب نشان داد.
نفوذپذیری بتن فوق توانمند
مقاومت در برابر سایش با اندازه گیری میزان ساییده شدن بتن از سطح توسط یک تیغه برش چرخان در یک دوره زمانی معین تعیین می شود. بتن فوق توانمند مقاومت سایشی بسیار خوبی را نشان می دهد که تقریباً دو برابر بتن معمولی است.
– پوسته شدن ناشی از نمک‌ها (از دست دادن باقیمانده): < 60 گرم بر متر مربع (< 0.013 پوند بر فوت 3) سایش (شاخص کاهش حجم نسبی): 1.7
– نفوذپذیری اکسیژن: < 10-20 متر مربع (< 10-19 فوت مربع) کلر – نفوذپذیری (بار کلی): < 10 درجه سانتیگراد عمق کربنات: < 0.5 میلی متر (< 0.02 اینچ)
دوام بتن فوق توانمند تجاری موجود به طور مستقل از طریق شش آزمایش استاندارد ارزیابی شد و نتایج در مجله مهندسی عمران گزارش شده است. این نتایج نشان می‌دهد که بتن فوق توانمند دوام بسیار زیادی را نسبت به بتن معمولی که امروزه استفاده می‌شود، بدون توجه به روش‌های عمل آوری افزایش داده است
مواد داخل بتن فوق توانمند به پیش مخلوط های سه جزئی تقسیم می شوند: پودرها، فوق روان کننده و الیاف آلی. مواد تشکیل دهنده عبارتند از:
- سیمان پورتلند
- میکروسیلیس
- پودر(گرد) کوارتز
- ماسه سیلیس ریز
- کاهش دهنده آب با برد بالا
- آب
- الیاف فولادی یا آلی
مزایای بتن فوق توانمند کدام است؟
- سرعت بالای ساخت و ساز
- دوام بهبود یافته
- نگهداری کاهش یافته
- میزان خرابی کاهش یافته
- حداقل گسیختگی
- کاهش اندازه عنصر و پیچیدگی
- عمر استفاده طولانی تر
- ارتجاعی بهبود یافته
با سلام و خسته نباشی تفاوت بتن فوق توانمند با بتن معمولی چیست؟
با سلام به شما، فرق بتن فوق توانمند و بتن معمولی در نحوه‌ی اختلاط مصالح است. بدین شکل که با تغییر در میزان مصالح مصرفی در بتن، مقاومت فشاری افزایش یافته و در برابر انوع تنش‌ها پایداری می‌کند، بتن‌های فوق توانمند بیشتر در سازه‌ی پلها بکار می‌روند.