UHPC는 건물 재설계를 위한 새로운 아이디어와 흥미로운 기회의 문을 열어줍니다. 제안된 하이브리드 구조에서 UHPC 활용에 관한 일부 연구 작업이 아래에 요약되어 있습니다.
유리섬유 강화 폴리머(GFRP)와 함께 UHPC를 사용하는 것은 많은 최첨단 연구자들에게 영감을 준 제안된 하이브리드 아이디어입니다. Elmahdyet al. [85]는 혼합빔에서 UHPC를 사용한 혁신적인 설계를 실험적으로 연구했습니다. 빔 부분은 GFRP 중공 상자입니다. 상단에는 UHPC의 얇은 덮개가 압축 응력을 전달하는 데 사용됩니다.
하단에는 인장 응력을 견딜 수 있도록 강철 또는 탄소섬유 강화 폴리머(SFRP/CFRP) 시트가 사용됩니다. 이러한 서로 다른 재료는 전단 스터드 커넥터와 에폭시 접착제를 사용하여 서로 연결되어 적절한 결합을 제공합니다. 연구에 따르면 UHPC와 같은 고성능 소재를 추가하면 빔 혼합 능력이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다.
Chen과 El-Hacha는 정적 굽힘 하중 하에서 동일한 GFRP 중공 상자 단면 설계를 사용하여 또 다른 하이브리드 빔을 연구했습니다. 연구에 따르면 UHPC는 더 가벼운 무게와 더 작은 구조 요소로 더 큰 강도를 달성하는 데 중요하다는 것이 입증되었습니다. 또한 Iskander et al. 전단력에 따른 파손 원인을 분석하기 위해 SFRP 또는 CFRP 플레이트 베이스가 있는 하이브리드 UHPC-GFRP 중공 상자 섹션을 연구했습니다. 연구에 따르면 실패는 부분적으로 이 하이브리드 빔 모서리 영역의 섬유 배향 설계로 인해 발생합니다.
많은 연구자들이 건축이나 수리 재료로 UHPC와 일반 콘크리트를 결합하는 또 다른 하이브리드 아이디어를 연구했습니다. 건축 자재로서 Hakeem과 Azad & Hakeem은 일반 콘크리트로 주조된 단방향 단순 버팀 프리캐스트 바닥 유닛, 다음과 같은 다양한 구조 형태로 제작된 UHPC의 세 가지 다른 개념의 구조적 거동을 연구했습니다. (i) UHPC 층이 있는 요소 바닥 인장 평면, 일반 콘크리트의 UHPC 지층 및 빔 시편; (ii) 조립식 UHPC 변형 막대로 보강된 요소. UHPC 스틱 사용 개념은 Azad와 Hakeem에 의해 도입되었습니다. UHPC 철근은 일반 콘크리트를 타설하기 전에 하이브리드 구조 거푸집에 배치되었습니다. UHPC 막대는 경화 및 강도 발달을 가속화하기 위해 48시간 동안 900℃에서 열 경화되었습니다. 두 개의 50 × 50mm UHPC 막대로 강화된 최종 하이브리드 표본; (iii) 상부 및 하부 표면에 주조된 UHPC 층을 갖는 하이브리드 중공 유닛.
영국의 Severn Bridge, 독일의 Sintal Bridge, 호주의 Westgate Bridge, 독일의 Leverkusen 등 전 세계적으로 많은 이방성 강철 데크 교량에서 피로 균열이 관찰되었습니다. 많은 연구자들이 성과를 향상시키기 위해 이러한 피로 문제를 연구해 왔습니다.
이러한 피로를 해결하기 위해 가장 기대되는 솔루션 중 하나는 원시 포장 대신 UHPC 오버레이를 교량 데크 포장으로 사용하는 것입니다. 이방성 강철 데크를 사용한 UHPC 피복재의 피로 반응을 연구했습니다. 연구에 따르면 UHPC 덮개는 데크 측면 응력의 크기를 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한, 굽힘 모멘트에 따른 Steel-UHPC 합성데크의 횡방향 굽힘 거동을 연구하였다. 연구에 따르면 UHPC 피복재는 데크의 최대 하중 지지력에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.
차세대 콘크리트(UHPC)는 이전에는 상상하지 못했던 놀라운 품질 수준을 제공합니다. 주제를 철저히 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었습니다.
1. 대부분의 연구자들은 UHPC의 기계적 및 환경적 특성이 모든 기대치를 뛰어넘어 건설 분야에 더 폭넓게 적용할 수 있는 잠재력을 창출한다는 점을 강조합니다.
2. 차세대 콘크리트의 기계적 성질은 기존 콘크리트의 기계적 성질보다 훨씬 우수합니다. 이러한 탁월한 가치는 물 대 결합제 비율, 초미세 분말, 최적화된 입자 포장, 경화 방법 및 미세 구조 향상의 함수입니다.
3. 이 기술을 사용하면 일반적으로 설계된 것보다 더 가볍고, 더 크거나, 더 긴 경간을 갖는 구조물을 만들 수 있습니다. 뛰어난 작업성 덕분에 새로운 콘크리트를 불규칙하거나 매우 긴 형태로 타설하여 미적 외관이나 특별한 마감을 갖춘 구조물을 만들 수 있습니다.
4. 그러나 다음과 같은 이유로 대부분의 용도에서 기존 콘크리트를 대체하는 것이 상업적으로 불가능하기 때문에 건축에 UHPC를 사용하는 것은 제한적입니다.
ㅏ. 높은 비용과 일부 구성 재료의 가용성 부족으로 나타나는 경제적 요인. 예를 들어, 강철 섬유는 다른 매트릭스 재료를 합친 것보다 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
비. 제한된 설계 사양, 복잡한 제조 및 경화 기술과 같은 일부 기술적 측면.
씨. UHPC 생산에 필요한 시멘트 양은 기존 콘크리트 양의 약 2배이므로 시멘트 생산이 환경에 부정적인 영향을 미칩니다.
5. 건설 분야에서 UHPC를 촉진하기 위한 권장 사항 중 하나는 UHPC의 값비싼 복합 재료를 대체할 대체 재료를 모색하는 것입니다. 포틀랜드 시멘트와 실리카흄 대신 겔화 특성을 지닌 폐기물을 사용하는 것이 권장되며 이는 다음과 같은 장점이 있습니다.
ㅏ. 콘크리트 생산 비용을 절감하고,
비. 시멘트 생산 시 폐기물 및 가스 배출을 줄여 콘크리트를 더욱 환경 친화적으로 만들고,
씨. 콘크리트의 균일성과 밀도를 향상시켜 강도와 내구성을 향상시킵니다.
