Přehled UHPC (Ultra High Performance Concrete) ukazuje, že jde o moderní kompozit, který se v mnoha ohledech odlišuje od tradičních betonů. UHPC vzniká jako reakce na potřebu materiálu s výrazně vyšší pevností a odolností, který zároveň umožní vytvářet tenké a lehké prvky s atraktivním vzhledem a dlouhou životností.
Co je UHPC a proč je výjimečný
UHPC je směsí silikátového hydraulického pojiva (nejčastěji cementu), drobného kameniva, mikroplniv, latentně hydraulických příměsí (případně inertních příměsí), chemických přísad a vody. Od běžného betonu se výrazně liší v několika ohledech. UHPC neobsahuje hrubou frakci kameniva, která je v běžném betonu zdrojem imperfekcí na mikro i makro úrovni. Je tak umožněno dosažení mnohem vyšších pevností (u pevnosti v tlaku obvykle 3×-5×).
Návrh a použití UHPC jsou založeny na několika základních principech: snížení pórovitosti, zlepšení mikrostruktury, zvýšení homogenity a zvýšení houževnatosti. Vstupní suroviny, způsob přípravy a režim tuhnutí mají významný vliv na vlastnosti výsledného UHPC. Tlaková pevnost UHPC se běžně pohybuje od 120 MPa do zhruba 180 MPa (ve srovnání s běžným betonem od 20 MPa do 60 MPa), zaručená pevnost v tahu za ohybu zase od 15 MPa. Teoreticky je tedy UHPC až několikanásobně pevnější než normální beton, což umožňuje realizaci tenkých a subtilních prvků.
UHPC v ČR: praktické využití a konkrétní aplikace
V současné době se v tuzemsku UHPC nejefektivněji uplatňuje v prefabrikovaných konstrukcích mostů a lávek pro pěší. Trámové nosné konstrukce z UHPC jsou použity u lávek kratších rozpětí po celé ČR. Mezi nejznámější patří lávka Kladno Vrapice, lávka přes Opatovický kanál v Čeperce nebo systémové řešení lávek malého rozpětí (systém LMR firmy KŠ PREFA).
UHPC se používá i pro nosné oblouky, například u lávky přes Divokou Orlici v Žamberku. Architektonicky exponovaná konstrukce lávky přes Vltavu v Praze, Štvanická lávka (HolKa), je v současné chvíli před otevřením. Materiálu je zde použito na historicky největší nosnou UHPC konstrukci v ČR. Společným jmenovatelem uvedených konstrukcí je inovativní použití UHPC, které reflektuje dobu a pokrok ve vědě a technologii.
Mechanické parametry a absence velké frakce kameniva spolu s rozptýlenou ocelovou mikrovýztuží umožňují realizovat vylehčené a subtilní konstrukční prvky. Ty vynikají nižší spotřebou materiálu a jednodušším řešením detailů pro spoje či kotvení, zároveň lze tvarovat složité prvky i s ostrými hranami a jemnými detaily. UHPC vykazuje kvalitní pochozí a pohledový povrch bez nutnosti aplikace dodatečné hydroizolace. Na druhé straně od jmenovaných benefitů často stojí vysoká cena UHPC, proto je nutné si uvědomit, že UHPC není univerzální materiál pro všechny konstrukce. UHPC je nezbytné navrhovat uvážlivě tak, aby vynikly (a byly využity) jeho přednosti, zároveň se zřetelem na udržitelnost stavební konstrukce jako celku.
Jak se UHPC vyrábí a co ho dělá tak výjimečným
UHPC je komplexní směs obsahující až 15 různých vstupních surovin, přičemž každá z nich má svou specifickou úlohu. Velikost zrna v UHPC směsích používaných firmou QYBIC nepřesahuje 1,2 milimetru. Pro dosažení potřebné pevnosti musejí být jednotlivé složky dávkovány s přesností až 10 gramů na 1000 kilogramovou směs. Totéž platí pro vodu a další tekuté přísady. Pakliže se dodrží všechna pravidla týkající se vstupních surovin, je z poloviny vyhráno.
Jelikož UHPC je velmi kompaktní, polotekutá směs, nelze k jejímu míchání použít běžnou stavební míchačku. V té by totiž došlo pouze k jejímu „převalování“. Je tedy nezbytné použít míchačku s nuceným oběhem (planetovou), v níž se směs přehrnuje přes lopatky a tím dochází k jejímu kvalitnímu promíchání. Proces míchání má rovněž pevně daná pravidla, například je třeba dodržet přesné časy, kdy se přidávají jednotlivé suroviny. Také doba celého míchání má na kvalitu výsledné UHPC směsi a především na její zpracovatelnost obrovský vliv.
Ačkoliv je výroba UHPC náročná, výsledkem je materiál s nekonečnými možnostmi zpracování. UHPC otevírá dveře novým dynamickým tvarům a atraktivním sytým barvám. Díky moderním technologiím, CNC strojům či 3D tiskárnám lze tvořit i na první pohled nerealizovatelné produkty, což u QYBICU oceňují architekti, designéři i umělci.
Praktické tipy a poznámky pro použití UHPC
UHPC je nutné navrhovat s ohledem na udržitelnost stavební konstrukce jako celku. Pro stavební praxi je důležité uvědomit si, že UHPC není univerzální materiál pro všechny aplikace a vyžaduje specifické návrhy a výrobní postupy. Během realizace projektů s UHPC je vhodné využít odborné poradenství a ověřených receptur, zejména pokud jde o podmínky provozu, klima a požadavky na povrchovou úpravu.
Specifické produkty a komponenty pro UHPC, jako jsou plastifikátory, mikrosilika, zpevňující vlákna a další přísady, hrají klíčovou roli v dosažení požadovaných vlastností. Při nákupu surovin je důležité zvolit ověřené dodavatele a dbát na kvalitu jednotlivých složek, jelikož každá zrnité částice a vlákenná přísada ovlivňuje výsledné chování materiálu. V moderním designu a architektuře UHPC umožňuje vytvářet lehké a otvorové tvary, které by u tradičního betonu nebyly realizovatelné.
