1. Vastupidavusomadused
UHPC betooni üks peamisi eesmärke on olla vastupidav nagu kivi ja kesta kaua ilma olulise kvaliteedi languseta. Tavaliselt saab betoonkonstruktsioone paigaldada kohtadesse, kus need kleepuvad vahetusse keskkonda ja võivad sattuda vältimatute karmide tingimustega, näiteks: vee läbitungimine, keemiline rünnak, terase korrosioon, leelise-ränioksiidi reaktsioonid, külmumis-sulamistsüklid ja süsihappe muutused. . Pikaajaline kokkupuude selliste karmide tingimustega võib põhjustada betoonkonstruktsioonide riknemist, mille tulemuseks on konstruktsiooni hoolduskulude suurenemine. Nende vastupidavusprobleemide võtmepunkt on betoonmaatriksi läbilaskvus. Kui betoon on vähem läbilaskev, on see vastupidavam. UHPC-betoonis kasutatavad materjalitüübid ja uued tehnoloogiad võimaldavad arendada erakordse vastupidavusega betooni, mis talub karmi keskkonda ja on pika kasutuseaga.
Peamised läbilaskvust kontrollivad tegurid on tiheduse mikrostruktuur ja betoonmaatriksi poorsus. Jämedate täitematerjalide väljajätmine, peen- ja ülipeente osakeste (nt luiteliiv ja ränidioksiidi aurude) lisamine, vee ja sideaine suhte vähendamine ning lahjendatud superplastifikaator töötavad koos segu homogeniseerimiseks, vähendades seeläbi oluliselt selle poore.
Veeimavus on UHPC-betooni läbilaskvuse koefitsient ja seda võib pidada märgiks selle kõrgest vastupidavusest. Betooni veeimavusvõime vähenemine tähendab betoonmaatriksi poorsuse vähenemist. Kui vee ja sideaine suhe väheneb, vähenevad need poorid. Kuna UHPC betooni vee-sideaine suhe on palju madalam kui tavalisel betoonil, on Dobiase et al. näitas, et UHPC veeimavustegur on 5 korda madalam kui tavalisel betoonil. Kui poorid on vähem kui kümnendik tavalisest betoonist, on UHPC-betooni maatriks mitteläbilaskev.
Veel üks hea vastupidavuse märk on betooni võime seista vastu keemilistele rünnakutele nagu kloriidioonid. Kui betoonmaatriks on läbilaskev, võivad kloriidiioonid maatriksisse tungida, hävitada terase passiivsuse ja soodustada korrosiooniprotsessi algust. Terast kaitseb korrosiooni eest passiveeriv leeliseline kiht, mida kloriidioonide söövitav toime võib kahjustada. Kuid UHPC-betooni tiheda ja mitteläbilaskva maatriksi tõttu on kloriidioonide läbitungimine tühine ja UHPC-betoon on terase korrosiooni suhtes hea vastupidavusega.
Paljud teadlased on uurinud erinevaid keskkonnamõjusid, näiteks külmumist-sulamist ja ilmastikukäitumist. Külmutamine-sulatamine toimub siis, kui betoonmaatriksisse sisenevad veeosakesed külmuvad ja paisuvad väljapoole betooni poore. Paljud teadlased on pärast sadu külmutamise-sulatamise tsükleid kuni 800 tsüklini täheldanud vähest halvenemist ja tähtsusetu kvaliteedikadu. Lisaks uurisid Hakeem, Azad ja Ahmad märg-kuiva ja kuuma-külma tsükleid. Need näitasid, et UHPC säilitas oma tugevuse agressiivsetes kokkupuutetingimustes. Tegelikult on betoonalus piisavalt vastupidav, et kesta kaua, ilma et oleks vaja katteid või värve.
2. Mehaanilised omadused
Läbiviidud eksperimentaalsed uuringud näitasid, et UHPC-l on ehitusmaterjalina suurepärased mehaanilised omadused. Survetugevus on UHPC betooni peamine mehaaniline omadus ja see on kriitilise tähtsusega tagamaks, et konstruktsioon talub kindlaksmääratud koormusi. Seda peetakse ka muude mehaaniliste omaduste ja kõrge vastupidavuse näitajaks. Tegelikult tuleneb betooni kõrge tugevus kahest peamisest põhimõttest: materjaliosakeste pakkimine ning vee ja sideaine suhe. Vee-sideaine suhte mõju UHPC survetugevusele. Ränidioksiidi auru sisaldus võib samuti suurendada survetugevust. Kõvendamise meetodil on oluline mõju ka survetugevusele, kuna auruga kõvenemine on tavalisest kõvendamisest parem.
Teraskiud ei mõjuta oluliselt survetugevust, kuid teisest küljest võivad need suurendada UHPC-betooni tõmbetugevust. Teraskiudude puhul on UHPC tõmbetugevus tavaliselt vahemikus 15-20MPa, mis on peaaegu kaks korda suurem kui ilma teraskiududeta UHPC tõmbetugevus. See väärtus on peaaegu üks kümnendik kuni kaks kümnendikku UHPC betooni survetugevusest.
Survetugevuse väärtuse kohta ütlevad mõned teadlased, et survetugevus on tavaliselt suurem kui 120 MPa, teised aga, et see algab 150 MPa-st. Mõlemal juhul on see palju tugevam kui tavaline betoon. Nende teadlaste sõnul on UHPC survetugevus ja kõik mehaanilised omadused palju paremad kui tavalisel betoonil.
Lisaks on näidatud, et UHPC paindetugevus on kuni 30 MPa, mis saavutatakse kõrgel temperatuuril kõvenenud olekus või pikaajalises normaalses olekus 28 päeva. Seda väärtust on mainitud paljudes viidetes. Seda on mainitud kui üle 30 MPa, kuni 40 MPa või vahemikus 30-50 MPa. Kuna viidatud uuringu tulemused on saadud, on keskmine 28-päevane paindetugevus 31 MPa ja võrdlusrusikareegel, et UHPC paindetugevus on enam kui viis korda suurem kui tavalisel betoonil, on paindetugevus UHPC on meie tabelis näidatud väärtustena kuni 30 MPa.
UHPC lõhenemistõmbetugevus on tabelis näidatud maksimaalse väärtusena 20 MPa. Seda väärtust on mainitud paljudes viidetes. Näiteks on viites öeldud, et "kiudlisandiga UHPC-maatriksite tõmbetugevus on tavaliselt vahemikus 15-20MPa". Lisaks märgitakse viites, et "segude tõmbetugevused on jagatud 8-15MPa". UHPC tõmbetugevust võib pidada kümnendikuks selle survetugevusest, st kui survetugevus on 150 MPa, on see tõmbetugevus 15 MPa.
UHPC tõmbeomadused erinevad tavapärase betooni omadest tsemendikomposiitmaatriksi tõmbe-pragunemisvõime ja kiudarmatuuri pragusid sildava käitumise tõttu. Võrreldes kiudtugevdatud tavapärase betooniga võib UHPC-l olla märkimisväärne ja püsiv pragunemisjärgne tõmbetugevus enne pragude lokaliseerimist, kiudude väljatõmbamist ja tõmbevõime vähenemist.
Kuna UHPC-d kasutatakse kaasaegses ehituses üha enam, on selle tõmbe- ja surveomaduste määramine selle konstruktsiooni käitumise, numbrilise modelleerimise ja purunemismehaanika uurimiseks ülioluline.
Doo jt. juhtis tähelepanu sellele, et kiudude omadused, nagu kiudude sisaldus, kuju, kuvasuhe, orientatsioon ja jaotus, avaldavad suurt mõju kiududega tugevdatud ülikõrge jõudlusega betooni tõmbeomadustele. Kiusisalduse suurendamine on kõige veenvam viis tõmbeomaduste, sealhulgas tõmbetugevuse ja purunemisenergia võime parandamiseks. See tähendab, et vajaliku tõmbetugevuse saab saavutada piisavas koguses kiudu kasutades.
Habel et al. näitas skemaatilist diagrammi kolmest erinevast tõmbekäitumisest, mida UHPC võib avaldada: I) lineaarne elastsus enne pragunemist; II) deformatsiooni kõvenemise käitumine pärast pragunemist ja hajutatud diskreetset lõhenemist; ja III) praospetsiifiline pehmenemine deformatsiooni lokaliseerimise ajal. Käitumine.
