Beton nije riječ koja se često spominje u razgovorima o preciznom inženjeringu i s dobrim razlogom - materijal koji većina ljudi zamisli kada čuje pripada nadvožnjaku autoceste, a ne ispod obradnog centra s pet-osa. Beton ultra{3}}visokih performansi druga je životinja, a jaz između to dvoje dovoljno je velik da tretiranje UHPC-a kao "samo boljeg betona" potcjenjuje ono što on zapravo donosi bazi alatnih strojeva.
UHPC je tiho osvajao poziciju u strukturama alatnih strojeva tijekom proteklog desetljeća, uglavnom u opremi velikog-formata gdje lijevanje granita i minerala počinje nailaziti na vlastita ograničenja. Vrijedno je razumjeti gdje ta promjena ima smisla, a gdje nema.
Po čemu se UHPC razlikuje od konvencionalnog betona
Standardni beton svoju čvrstoću dobiva uglavnom od cementa i grubog agregata, s tlačnom čvrstoćom obično u rasponu od 20-40 MPa. UHPC zamjenjuje tu mješavinu s finim reaktivnim prahom, silicij dioksidom i čeličnim ili sintetičkim mikro-vlaknima, pakiranim u gustu matricu s vrlo malom unutarnjom poroznošću. Rezultat je tlačna čvrstoća koja može prelaziti 150 MPa - četiri do šest puta više od konvencionalne mješavine - zajedno sa strukturom ojačanom vlaknima-koja se odupire krtom načinu pucanja od pucanja po kojem je običan beton poznat.
Ta gustoća i ojačanje vlaknima važniji su za aplikacije alatnih strojeva nego broj sirove čvrstoće. Porozni materijal neravnomjerno upija vlagu i puzi pod dugotrajnim opterećenjem; Skoro{1}}nulta poroznost UHPC-a otporna je na oboje, što je dio razloga zašto održava dimenzijsku stabilnost bolju od standardnog betona tijekom godina rada u okruženju trgovine.
Gdje se UHPC zapravo natječe s granitom i mineralnim lijevanjem
Prigušenje je prvo mjesto na kojem UHPC zaslužuje pravu pozornost. Vlaknima-ojačana matrica raspršuje vibracijsku energiju na način koji je strukturno sličan smolastom vezivu od mineralnog lijevanja - oba su bolja od čvrstog kristalnog materijala kao što je granit u apsorpciji-izazvane vibracije, što je izravno važno za vrijeme smirivanja u -osima pozicioniranja velike brzine. Za velikealatni strojevi-u stilu portalagdje teža struktura inherentno pomaže stabilnosti, UHPC nudi način za ugradnju značajne mase u bazu bez geometrijskih ograničenja subtraktivne strojne obrade kamena.
Geometrijska sloboda je druga prednost, i nedvojbeno je praktičnija. Poput mineralnog lijevanja, UHPC se lijeva, a ne strojno obrađuje iz čvrstog bloka, što znači da unutarnji kanali za hlađenje, ugrađeni vodovi i složene rebraste strukture mogu ići u kalup umjesto da zahtijevaju sekundarnu strojnu obradu. Za vrlo veliku bazu stroja - vrsta koja se mjeri u više metara umjesto centimetra - lijevanje u UHPC-u može biti praktičnije od nabave i strojne obrade granitnog bloka jednake veličine, osobito kada logistika transporta za preveliki kamen uđe u scenu.
Omjer cijene-i-mase ono je gdje UHPC predstavlja najjači slučaj. Izgradnja velike, teške baze prvenstveno zbog njene mase i doprinosa prigušivanju -, a ne zbog ultra-fine završne obrade - često je ekonomičnija u UHPC nego u granitu, posebno u mjerilu gdje granitni materijal i troškovi strojne obrade rastu s veličinom bloka.
Gdje granit još uvijek pobjeđuje
Ništa od ovoga ne čini UHPC univerzalnom zamjenom i vrijedi biti izravan o tome gdje ne zadovoljava. Završna obrada površine je najjasnije ograničenje - UHPC ne postiže sub-mikronsku ravnost i finu površinsku teksturu koju može referentna ploča od brušenog granita, a nije ni namijenjena. Primjene koje zahtijevaju pravu mjernu referentnu površinu, a ne strukturnu masu, i dalje pripadaju granitu ili strojno obrađenom metalu. Dugoročni-standardi kalibracije kao što je DIN 876 također su napisani posebno o ponašanju granita, tako da tamo gdje je formalna sljedivost do te vrste standarda važna, granit ostaje ustaljeniji izbor.
Toplinsko širenje je bliži poziv nego što ljudi često pretpostavljaju. Koeficijent toplinske ekspanzije UHPC-a niži je od čelika, ali još uvijek mjerljivo veći od granita, tako da za primjene sa strogim zahtjevima toplinske stabilnosti tijekom radne smjene, reference granita ili keramike još uvijek imaju prednost.
Praktičan način razmišljanja o izboru
U našem vlastitom radu koji obuhvaća granit, UHPC i mineralno lijevanje, uzorak koji se najčešće pojavljuje je hibridni, a ne ili/ili odluka: UHPC ili mineralno-lijevani strukturni okvir koji nosi masu i opterećenje prigušenja, s preciznom-brušenom granitnom ili keramičkom referentnom površinom postavljenom na mjestu gdje se odvija stvarno sučelje mjerenja ili alata. Ta kombinacija omogućuje svakom materijalu da radi posao za koji je doista prikladan, umjesto da se traži da jedan materijal bude sve.
Za inženjerske kupce koji procjenjuju UHPC za bazu stroja, pitanja koja vrijedi postaviti slična su onima za bilo koji strukturni materijal: koji podaci o tlačnoj čvrstoći i gustoći podupiru citiranu mješavinu, kako dobavljač rukuje sučeljem između lijevane UHPC strukture i bilo koje precizne referentne površine pričvršćene vijcima ili zalijepljene na nju, i jesu li doista prije izgradili usporedive strukture umjesto da predlažu UHPC kao neprovjerenu zamjenu. Isplati se težiti materijalnim inovacijama, ali ne po cijenu preskakanja dubinske analize koju svaka strukturna odluka zaslužuje.