Investigation of advanced self-healing concrete applications in construction

• Autorzy: Korkmaz Kasim , Bogedain Adam , Al-Durzi Luay F.

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2022.1.06

Warianty tytułu

PL

Badanie zastosowań budowlanych zaawansowanych samonaprawiających się betonów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Preventing cracks in concrete is a critical issue in the construction industry. The self-healing concrete phenomenon can be a good solution for mitigating cracks in concrete without any direct intervention. Construction industry researchers are developing many different self-healing concrete materials using a variety of sub-materials and techniques. This research project investigates self-healing concrete applications that use various cementitious materials, such as fly ash, slag, and polymeric materials, which can easily be applied in the construction industry. To present this application, experimental tests on different concrete mixes have been conducted using Ultrasonic Pulse Velocity and compression tests. For this experimental study, samples were placed under various environmental conditions, such as water-saturation and frozen temperatures. The results of the investigation are detailed and discussed in the study. The graphs illustrate behavioral differences between fly ash, slag, and polymeric materials. Based on the experimental results, healing capacity existed in all mixture types in the saturated and frozen environments. In the results, samples were characterized by good mechanical properties represented by damage resistance, aggregate/mortar adhesion, and compressive strength.

PL

Zapobieganie pęknięciom betonu to kluczowa kwestia w branży budowlanej. Zjawisko samonaprawiającego się betonu może być dobrym rozwiązaniem do łagodzenia pęknięć w betonie bez jakiejkolwiek bezpośredniej interwencji. Badacze z branży budowlanej opracowują wiele różnych samonaprawiających się materiałów betonowych z użyciem różnych materiałów i technik. Zaprezentowany projekt bada zastosowania samonaprawiającego się betonu, który wykorzystuje różne materiały cementowe, takie jak popiół lotny, żużel i materiały polimerowe, które można łatwo zastosować w przemyśle budowlanym. Aby przedstawić tę aplikację, przeprowadzono testy eksperymentalne na różnych mieszankach betonowych z użyciem ultradźwiękowych testów prędkości impulsu i ściskania. W tym badaniu eksperymentalnym próbki umieszczono w różnych warunkach środowiskowych, takich jak nasycenie wodą i przemarzanie. Wyniki badania szczegółowo omówiono w artykule. Wykresy ilustrują różnice behawioralne między popiołem lotnym, żużlem i materiałami polimerowymi. Na podstawie wyników eksperymentów stwierdzono, że wszystkie rodzaje mieszanin w środowiskach nasyconych i zamarzniętych miały zdolność regeneracji. W uzyskanych wynikach próbki charakteryzowały się dobrymi właściwościami mechanicznymi reprezentowanymi przez odporność na uszkodzenia, przyczepność kruszywa do zaprawy oraz wytrzymałość na ściskanie.

Słowa kluczowe

EN

construction industry; concrete; surface cracks; polymers

PL

budownictwo; beton; pęknięcia powierzchniowe; polimery

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2022
• Tom: Z. 28 (178)
• Strony: 42--49
• Opis fizyczny: Bibliofr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Korkmaz Kasim

• Eastern Michigan University, Civil Engineering and Construction Management, Ypsilanti, MI, USA

autor

Bogedain Adam

• Eastern Michigan University, Civil Engineering and Construction Management, Ypsilanti, MI, USA

autor

Al-Durzi Luay F.

• NTH Consultants Ltd., Northville, MI, USA

Bibliografia

• [1] Bungey J.H., Millard S.G., Testing of concrete in structures (3rd ed.). Blackie Academic & Professional, London, New York 1996.
• [2] Wang K., Schaefer V.R., Kevern J.T., Suleiman M.T., Development of mix proportion for functional and durable pervious concrete, Proceedings of the 2006 NRMCA Concrete Technology Forum, 2006.
• [3] Bouzoubaa N., Foo S., Use of Fly Ash and Slag in Concrete: A Best Practice Guide. Government of Canada Action Plan 2000 on Climate Change, 2005.
• [4] Gupta S.G., Rathi C., Kapur S., Biologically induced self-healing concrete: A futuristic solution for crack repair, International Journal of Applied Sciences and Biotechnology 2013, 1(3).
• [5] Termkhajornkit P., Nawa T., Yamashiro Y., Saito T., Self-healing ability of fly ash-cement systems, Cement and Concrete Composites 2009, 31(3), 195-203.
• [6] Na S.H., Hama Y., Taniguchi M., Katsura O., Sagawa T., Zakaria M., Experimental investigation on reaction rate and self-healing ability in fly ash blended cement mixtures, ACT 2012, 10(7), 240-253.
• [7] Sahmaran M., Yildirim G., Erdem T.K., Self-healing capability of cementitious composites incorporating different supplementary cementitious materials, Cement and Concrete Composites 2013, 35(1), 89-101.
• [8] Huang H., Ye G., Damidot D., Effect of blast furnace slag on self-healing of microcracks in cementitious materials, Cement and Concrete Research 2014, 60, 68-82.
• [9] Breugel K., Is there a market for self-healing cement-based materials, Proceedings of the First International Conference on Self-healing Materials 2007.
• [10] Kadam S.G., Chakrabarti M.A., Development of self repairable concrete system, Journal of Engineering 2014, 4(9), 1-5.
• [11] Song Y.K., Jo Y.H., Lim Y.J., Cho S.Y., Yu H.C., Ryu B.C., Lee S.I., Chung C.M., Sunlight-induced self-healing of a microcapsule-type protective coating, ACS Applied Materials & Interfaces 2013, 5(4), 1378-1384.
• [12] Abd-Elmoaty A.M., Self-healing of polymer modified concrete, Alexandria Engineering Journal 2011, 50(2), 171-178.
• [13] Lukowski P., Adamczewski G., Self-repairing of polymer-cement concrete, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences 2013, 61(1), 195-200.
• [14] Lawson I., Danso K.A., Odoi H.C., Adjei C.A., Quashie F.K., Mumuni I.I., Ibrahim I.S., Non-destructive evaluation of concrete using ultrasonic pulse velocity, Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 2011, 3(6), 499-504.
• [15] Lorenzi A., Tisbierek F.T., Silva L.C.P., Ultrasonic pulse velocity análysis in concrete specimens. IV Conferencia Panamericana de END, Buenos Aires 2007.
• [16] Ahmad M.A., Farooq U., Self-healing of concrete - Review, 8.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).