UHPC は、建物を再設計するための新しいアイデアと刺激的な機会への扉を開きます。 提案されているハイブリッド構造における UHPC の利用に関するいくつかの研究成果を以下に要約します。
UHPC とガラス繊維強化ポリマー (GFRP) を使用することは、多くの最先端の研究者にインスピレーションを与えたハイブリッドのアイデアとして提案されています。 エルマディら。 [85] は、混合ビームで UHPC を使用する革新的な設計を実験的に研究しました。 梁部はGFRP中空箱です。 上部には、圧縮応力を伝えるために UHPC の薄いカバーが使用されます。
底部には、引張応力に耐えるためにスチールまたは炭素繊維強化ポリマー (SFRP/CFRP) シートが使用されています。 これらの異なる材料は、シャースタッドコネクタとエポキシ接着剤を使用して相互に接続され、それらの間に適切な接着が提供されます。 研究によると、UHPC などの高性能素材を追加することで、ビームを混合する能力が大幅に向上します。
Chen と El-Hacha は、静的曲げ荷重下で同じ GFRP 中空ボックス断面設計を備えた別のハイブリッド ビームを研究しました。 研究により、UHPC は、より軽量でより小さな構造要素でより大きな強度を達成するために重要であることが証明されています。 さらに、イスカンデルら。 は、せん断力下での破損の原因を分析するために、SFRP または CFRP プレートベースを備えたハイブリッド UHPC-GFRP 中空ボックスセクションを研究しました。 研究によると、破損の原因の一部は、このハイブリッド ビームのコーナー領域の繊維配向設計にあります。
多くの研究者は、建設または補修材料として UHPC と通常のコンクリートを組み合わせる、別のハイブリッドのアイデアを研究してきました。 Hakeem と Azad & Hakeem は、建築材料として、通常のコンクリート、UHPC から鋳造された次のようなさまざまな構造形式で作られた一方向単純ブレースプレキャスト床ユニットの 3 つの異なるコンセプトの構造挙動を研究しました。 (i) UHPC の層を備えた要素底部の張力面、UHPC 基層および通常のコンクリートの梁試験片。 (ii) プレハブ UHPC 変形バーで強化された要素。 UHPC スティックを使用するという概念は、Azad と Hakeem によって導入されました。 通常のコンクリートを注入する前に、UHPC 鋼棒をハイブリッド構造型枠に配置しました。 UHPC ロッドは、硬化と強度の発現を促進するために 900℃で 48 時間熱硬化されました。 2 本の 50 × 50 mm UHPC ロッドで強化された最終的なハイブリッド試験片。 (iii) 上面と底面に UHPC 層を鋳造したハイブリッド中空ユニット。
疲労亀裂は、世界中の多くの直交異方性鋼床版橋で観察されています。たとえば、イギリスのセヴァーン橋、ドイツのシンタル橋、オーストラリアのウェストゲート橋、ドイツのレバークーゼンの森橋などです。 多くの研究者がパフォーマンスを向上させるためにこの疲労の問題を研究してきました。
この疲労に対処する最も期待されている解決策の 1 つは、生の舗装の代わりに UHPC オーバーレイを橋のデッキ舗装として使用することです。 直交異方性鋼床版を使用した UHPC 被覆材の疲労応答を研究しました。 研究によれば、UHPC カバーがデッキサイドの応力の大きさを大幅に軽減できることがわかっています。 さらに、曲げモーメント下での鋼-UHPC 複合床版の横方向の曲げ挙動を研究しました。 研究により、UHPC カバーがデッキの最終耐荷重能力に大きな影響を与えることがわかっています。
次世代コンクリート (UHPC) は、これまで想像できなかった驚くべき品質レベルを提供します。 このトピックを徹底的に検討した結果、次の結論が見つかりました。
1. ほとんどの研究者が、UHPC の機械的および環境的特性がすべての予想を上回っており、建設分野での幅広い用途の可能性を生み出していることを強調していることは明らかです。
2. 新世代のコンクリートの機械的特性は、従来のコンクリートの機械的特性よりもはるかに優れています。 これらの比類のない値は、水と結合剤の比率、超微粉末、最適化された粒子パッケージング、硬化方法、および微細構造の強化の関数です。
3. この技術を使用すると、通常の設計よりも軽量、大型、またはスパンの長い構造物を構築できます。 その優れた加工性により、新しいコンクリートを不規則な形状や非常に細長い形状に流し込んで、美しい外観や優れた仕上がりの構造物を作成することができます。
4. ただし、以下の理由により、ほとんどの用途で従来のコンクリートを置き換えることは商業的に実現不可能であるため、建設における UHPC の使用は制限されています。
ａ． 経済的要因は、コストが高く、一部の構成材料が入手できないことによって現れます。 たとえば、スチールファイバーは他のマトリックス材料を組み合わせたものよりも高価になる可能性があります。
b. 限られた設計仕様や複雑な製造および硬化技術などのいくつかの技術的側面。
c. UHPC の製造に必要なセメントの量は従来のコンクリートの約 2 倍であるため、セメント製造が環境に悪影響を及ぼします。
5. 建設分野で UHPC を推進するための推奨事項の 1 つは、UHPC の高価な複合材料に代わる代替材料を探索することです。 ポルトランドセメントやシリカフュームの代わりに、ゲル化特性のある廃棄物を使用することをお勧めします。これらには次の利点があります。
ａ． コンクリートの製造コストを削減し、
b. セメント製造における廃棄物とガス排出量を削減することで、コンクリートをより環境に優しいものにします。
c. コンクリートの均一性と密度を向上させ、強度と耐久性を向上させます。
