A beton nem egy olyan szó, amely gyakran előkerül a precíziós mérnöki beszélgetésekben, és jó okkal - az az anyag, amit a legtöbb ember elképzel, amikor meghallja, hogy egy autópálya felüljáróhoz tartozik, nem pedig egy öt-tengelyű megmunkáló központhoz. Az ultra-nagy teljesítményű beton egy másik állat, és a kettő közötti szakadék elég széles ahhoz, hogy az UHPC-t "csak jobb betonként" kezelve alulmúlja azt, amit valójában a szerszámgépalapnak nyújt.
Az UHPC az elmúlt évtizedben csendesen teret hódított a szerszámgép-szerkezetekben, főleg a nagy{0}}formátumú berendezésekben, ahol a gránit- és ásványöntvények saját korlátaiba ütköznek. Érdemes megérteni, hol van értelme ennek a váltásnak, és hol nem.
Miben különbözik az UHPC a hagyományos betontól?
A szabványos beton főként cementből és durva adalékanyagból nyeri szilárdságát, nyomószilárdsága jellemzően 20-40 MPa tartományba esik. Az UHPC ezt a keveréket finom reaktív porokkal, szilícium-dioxid gőzzel és acél- vagy szintetikus mikro-szálakkal helyettesíti, sűrű mátrixba csomagolva, nagyon kis belső porozitással. Az eredmény olyan nyomószilárdság, amely 150 MPa-nál - meghaladja a hagyományos keverék - négy-hatszorosát, valamint egy szálerősítésű,
Ez a sűrűség és a szálerősítés fontosabb a szerszámgépes alkalmazásoknál, mint a nyers szilárdsági szám. A porózus anyag egyenetlenül szívja fel a nedvességet, és tartós terhelés alatt kúszik; Az UHPC közel-zéró porozitása mindkettőnek ellenáll, ezért is tartja a méretstabilitást jobban, mint a normál beton, több éves üzemi környezetben.
Ahol az UHPC ténylegesen versenyez a gránit- és ásványöntéssel
A lengéscsillapítás az első hely, ahol az UHPC valódi figyelmet kap. A rost-erősítésű mátrix az ásványi öntvény műgyanta kötőanyagához szerkezetileg hasonló módon disszipálja a rezgési energiát, - mindkettő felülmúlja a szilárd kristályos anyagokat, például a gránitot a mozgás-indukálta rezgések elnyelésében, ami közvetlenül számít a nagy-sebességű pozicionálási idő szempontjából. Nagyoknakportál{0}}stílusú szerszámgépekahol a nehezebb szerkezet eleve segíti a stabilitást, az UHPC lehetőséget kínál arra, hogy jelentős tömeget építsünk alapba a kivonó kőmegmunkálás geometriai korlátai nélkül.
A geometriai szabadság a második előny, és vitathatatlanul ez a praktikusabb. Az ásványi öntéshez hasonlóan az UHPC-t is inkább öntik, mintsem tömör blokkból forgácsolják, ami azt jelenti, hogy belső hűtőcsatornák, beágyazott vezetékek és összetett bordaszerkezetek kerülhetnek a formába, ahelyett, hogy másodlagos megmunkálást igényelnének. Egy nagyon nagy gépalapnál - a centiméter helyett több méterben mért típus - az UHPC-be öntés praktikusabb lehet, mint egy azonos méretű gránittömb beszerzése és megmunkálása, különösen akkor, ha a túlméretezett kő szállítási logisztikája megjelenik a képben.
A költség-/tömeg arány az, ahol az UHPC a legerősebb. A nagy, nehéz alap építése elsősorban a tömege és a csillapítási hozzájárulása miatt -, nem pedig az ultra-finom felületkezelés - miatt gyakran gazdaságosabb az UHPC-ben, mint a gránitban, különösen olyan méretekben, ahol a gránit anyag- és megmunkálási költségei a blokkmérettel együtt nőnek.
Ahol a gránit még mindig nyer
Mindez nem teszi az UHPC-t univerzális helyettesítővé, és érdemes közvetlenül megmondani, hol marad el. A felületkezelés a legegyértelműbb korlát - Az UHPC nem éri el azt a szub-mikron síkságot és finom felületi textúrát, mint amit egy őrölt gránit referencialemez képes, és nem is ez a cél. Azok az alkalmazások, amelyek valódi mérési referenciafelületet igényelnek, nem pedig szerkezeti tömeget, továbbra is gránithoz vagy megmunkált fémreferenciához tartoznak. A hosszú távú kalibrálási szabványokat, például a DIN 876-ot is kifejezetten a gránit viselkedésére írták, így ahol az ilyen szabványok formális nyomon követhetősége számít, a gránit marad a megalapozottabb választás.
A hőtágulás közelebbi hívás, mint azt az emberek gyakran feltételezik. Az UHPC hőtágulási együtthatója alacsonyabb, mint az acélé, de még mindig mérhetően magasabb, mint a gránité, így a szigorú hőstabilitási követelményeket támasztó alkalmazásoknál egy műszakon keresztül a gránit vagy a kerámia referenciaanyaga továbbra is előnyt jelent.
Praktikus módja annak, hogy gondolkodjunk a választáson
Saját gránit-, UHPC- és ásványöntési munkáink során a leggyakrabban hibrid mintázat jelenik meg, nem pedig vagy/vagy döntés: egy UHPC vagy ásványi{0}}öntvény szerkezeti keret, amely hordozza a tömeget és a csillapító terhelést, precíziós-köszörült gránit vagy kerámia referenciafelületre szerelve, ahol a tényleges mérési vagy szerszámozási interfész történik. Ez a kombináció lehetővé teszi, hogy minden anyag elvégezze azt a munkát, amelyre valóban alkalmas, ahelyett, hogy egyetlen anyagot kérnénk mindennek.
Azoknak a mérnöki vásárlóknak, akik az UHPC-t gépalapként értékelik, hasonló kérdéseket érdemes feltenni, mint bármely szerkezeti anyag esetében: milyen nyomószilárdsági és sűrűségi adatok támasztják alá a kínált keveréket, hogyan kezeli a beszállító az öntött UHPC-szerkezet és a hozzácsavarozott vagy ragasztott precíziós referenciafelület közötti interfészt, és hogy valóban építettek-e összehasonlítható szerkezeteket korábban, nem pedig teszteletlen helyettesítő helyett. Az anyagi innovációt érdemes folytatni, de nem azon az áron, hogy kihagyjuk a kellő gondosságot, amelyet bármely strukturális döntés megérdemel.