Г.Саран, ШУТИС-ийн Материал судлалын төвийн захирал, доктор (Ph.D), дэд профессор

Р.Долгоржав, ШУТИС, Хэрэглээний шинжлэх ухааны сургуулийн ХИС-ын багш, МУ-ын мэргэшсэн инженер

Ultra-high-performance concrete (UHPC) буюу ультра-өндөр бат бэхтэй бетон (УӨББ) нь ердийн болон өндөр бат бэхтэй бетонтой харьцуулахад найрлага, дүүргэгчийн хамгийн том ширхэглэлийн бүрэлдэхүүн, утсархаг нэмэлтийн хэмжээ, ус-цементийн харьцаа болон шинж чанараараа эрс ялгаатай бетон юм. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоны онцлох шинж чанар нь ус, цементийн харьцаа нь 0.25 буюу бага байхад шахалтын бат бэх нь 150 〖Н/мм〗^2-аас өндөр байдагт оршино. Мөн түүнд агуулагдах утсархаг нэмэлтийн хэмжээ нь харьцангуй өндөр эзэлхүүний 1-5% байдаг тул суналтын ачаалалд маш уян хатан чанарыг үзүүлдэг байна.

Цэвэр кварцын нунтаг буюу тоос нэмж өгдөг нь дүүргэгчийн ширхэглэлийн бүрэлдэхүүнийг илүү нарийн ширхэглэлтэй болгодог бөгөөд ингэснээр хамгийн жижиг нүх сүвийг хүртэл дүүргэж өгдөг. 

Зураг 1. Маш нарийн ширхэглэлтэй элс, кварцын нунтаг зэргийг дүүргэгчээр ашигладаг

Том ширхэглэлтэй дүүргэгчийн оронд тодорхой шаардлага хангасан нарийн ширхэглэлтэй элс болон кварцын нунтаг ашигласнаар маш өндөр нягтралтай болохын зэрэгцээ бетоны гомоген бүтэц үүсдэг. Дүүргэгчээр ихэвчлэн 2 мм-аас ихгүй ширхэглэлтэй хатаасан элс ашиглах бөгөөд тодорхой ширхэглэлийн бүрэлдэхүүнтэй кварцын нунтаг, гурил ашигладаг. 

Ердийн бетонд дүүргэгч материалын эзлэх хувь өндөр байдаг учраас уян хатан бус араг бүтээц үүсдэг бол ультра-өндөр бат бэхтэй бетонд цементийн агууламж илүү байна. 

Зураг 2. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоны найрлагад ордог түүхий эдүүд Элс, цемент, утсархаг нэмэлт, бетоны нэмэлт, ус, цахиурын оксидын нунтаг - кварцын тоос/

Хүснэгт 1. Бетоны төрөл ба олон улсын стандартын ангилал

Зураг 3. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоны шахалтын бат бэхийг ердийн ба өндөр бат бэхтэй бетонтой харьцуулсан байдал

Ультра-өндөр бат бэхтэй бетонд шүлтийн агууламж багатай портландцемент болон бүх төрлийн маркийн цементийг ашиглах боломжтой ажээ.

Зураг 4. Практикт өргөн ашигладаг 300 〖кг/м〗^3 (эзэлхүүний 3.8%) утсархаг материалыг (зүүн гар талаас) бетоны ган утсархаг материалтай 35 〖кг/м〗^3  (баруун гар талаас) харьцуулсан байдал

300 〖кг/м〗^3 нягттай утсархаг маш нарийн ширхэглэлтэй нэмэлтийг ашигласнаар суналт болон гулзайлтын бат бэх нь нэмэгдэх төдийгүй хэв гажилтад тэсвэртэй мөн үрэлтэд өндөр тэсвэртэй, ан цав үүсэлт багатай болдог байна.

Зураг 5. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоны гулзайлтын бат бэхийг ердийн ба өндөр бат бэхтэй бетонтой харьцуулсан байдал

0.25-аас бага у/ц-ийн харьцааг гарган авах мөн холигдох чанарыг нь сайжруулахын тулд мэдээж цементэд оновчтой тохирсон поликарбоксилат дээр суурилсан суперпластификаторыг өндөр тунгаар (массын 1-2%) авч хэрэглэдэг байна.

Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоныг хуурай хольц хэлбэрээр эсвэл бетон зуурмаг хэлбэрээр нийлүүлэх боломжтой бөгөөд талбай дээр холихдоо хуурай нунтаг материалын 50% дээр суперпластификатортой усыг нэмээд дээрээс нь үлдсэн 50%-ийг утсархаг нэмэлтийн хамт нэмнэ. Ус болон суперпластификаторын тунг өндөр нарийвчлалтай авах шаардлагатай.

Зураг 6. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетоныг гүүрийн бүтээцэд ашиглаж буй байдал

Практик туршлагаас харахад  ультра-өндөр бат бэхтэй бетоны зуурмагийг гарган авахад төрөл бүрийн босоо зуурагч тохиромжтой ба холигчийн төрөл, зуурмагийн хэмжээ болон утсархаг нэмэлтээс хамаарч зуурах хугацаа нь 10-20 мин хүртэл байна.

Зураг 7. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетон зуурмаг

Ультра-өндөр бат бэхтэй бетон нь маш өндөр нягттай, ус болон хлоридыг нэвтрүүлдэггүй учраас бетонд уурын даралт үүсдэггүй. Өөрөөр хэлбэл энэхүү бетон нь хүчил, шүлт, сульфат болон хүйтэнд тэсвэртэй материал юм. Химийн тэсвэрлэлт сайтай, механик үрэлтэд тэсвэртэй байдал нь ердийн бетонтой харьцуулахад илүү урт насжилттай байна. 

Бас нэг давуу тал нь барьцалдах чадвар маш сайтай тул ган бүтээц эсвэл асфальтбетон болон хуучин байгаа бүтээц эдлэлийг хучихад хамгийн тохиромжтой явдал аж. 

Энэхү бетоныг 2020 оноос хойшэхлэн Швейцарь улсад хэрэглэж эхлээд байгаа юм. 

Зураг 8. Ультра-өндөр бат бэхтэй бетон ашигласнаар сэргээн засварлах ажлын хэмжээ буурна

Өөрөөр хэлбэл түүний бат бэх чанараас шалтгаалан сэргээн засварлах ажлын дор хаяж нэг үе шатыг алгасах боломжтой. Өөрөөр хэлбэл хуучин байгаа бетонон эдлэлийг бага зэрэг зорж барзгаржуулаад л сэргээн засварлахад бүтээц эдлэлийн бат бэхэд нөлөөлөхгүй гэсэн үг юм. Иймээс ультра-өндөр бат бэхтэй бетоныг хүрээлэн буй орчны нөлөөлөлд их өртдөг барилга байгууламж, хөдөлгөөний ачаалал ихтэй зам гүүр зэрэгт ашиглах нь элбэг болжээ.

Ультра-өндөр бат бэхтэй бетон нь суналт, гулзайлтын бат бэх өндөртэй учраас ердийн бетонтой харьцуулахад даралтын ачааллыг жигд авах чадвартай байна. Үүний зэрэгцээ ихэнх тохиолдолд жишээ нь байшингийн тагтны хавтанд ашиглахад арматур бага шаардагдах тул жин хэмнэх ач холбдогдолтой материал аж.

Ультра-өндөр бат бэхтэй бетон нь түргэн бэхэждэг ялангуяа зураг 8-д үзүүлсэн шиг ажлын үе шатуудыг хэмнэдэг тул гүүрийн бүтээц, машины гарааш, хонгил зам болон барилгын бүтээцийн элементүүдэд өргөнөөр хэрэглэж байна. Жишээ нь 260 м урттай гүүрийг барихад уламжлалт технологитой харьцуулахад 3 долоо хоног хүртэлх хугацааг хэмнэдэг байна.

Зураг 9. Автомашины гарааш болон баганан бүтээцэд ашигласан байдал

Үүний зэрэгцээ ультра-өндөр бат бэхтэй бетоныг өндөр барилга, олон км-ийн урттай хонгил зам, гүүрийн багана, ус зайлуулах сувгийн хоолой болон барилгын угсармал бүтээц эдлэл зэрэгт өргөн ашигладаг болжээ.Ultra-high-performance concrete (UHPC) буюу ультра- өндөр бат бэхтэй бетон