Published December 1, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Evaluating the effects of nanosilica on the material properties of lightweight and ultra-lightweight concrete using image-based approaches

Creators

  • 1. West Pomeranian University of Technology
  • 2. Technische Universität Berlin
  • 3. Sejong University
  • 4. Mansoura University

Description

This work is aimed at characterizing the effects of nanosilica (NS) on the properties of lightweight aggregate concretes with different densities. Lightweight aggregate concrete (LWAC) and ultra-lightweight aggregate concrete (ULWAC) with targeted oven-dry densities of 850 kg/m3 and 450 kg/m3, respectively, were produced. The mixtures were modified by replacing cement with nanosilica, in concentrations of 1, 2, 5 and 10 wt-%. For comparison purposes, control specimens containing either cement alone or cement with silica fume (SF) were also produced. Their mechanical properties, including flexural and compressive strengths and transport characteristics, were evaluated by measuring the water accessible porosity and water absorption coefficients of the concretes. In addition, the thermal conductivity and drying shrinkage, being important parameters of lightweight concrete, were characterized. The pore structure characteristics of the concretes were assessed using 2D and 3D image analysis techniques; namely, using an automated air void analyser and micro-computed tomography (micro-CT), respectively. The experimental results show that NS has a significant effect on improving the mechanical and transport properties of lightweight concretes and that the efficiency of NS is much higher than that of SF. Moreover, depending on dosage, NS was found to have a negligible or decreasing influence on the drying shrinkage of concrete, after 28 days of curing. Microstructural studies confirmed that NS significantly affects the pore characteristics of concretes, thus resulting in concretes with denser and stronger microstructures.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يهدف هذا العمل إلى توصيف تأثيرات السيليكا النانوية (NS) على خصائص الخرسانة الزلط خفيفة الوزن بكثافات مختلفة. تم إنتاج خرسانة ركام خفيفة الوزن (LWAC) وخرسانة ركام خفيفة الوزن للغاية (ULWAC) بكثافة مستهدفة للفرن تبلغ 850 كجم/م 3 و 450 كجم/م 3، على التوالي. تم تعديل الخلائط عن طريق استبدال الأسمنت بالسيليكا النانوية، بتركيزات 1 و 2 و 5 و 10بالوزن. ولأغراض المقارنة، تم أيضًا إنتاج عينات مراقبة تحتوي إما على الأسمنت وحده أو الأسمنت مع دخان السيليكا (SF). تم تقييم خصائصها الميكانيكية، بما في ذلك قوة الانثناء والانضغاط وخصائص النقل، من خلال قياس المسامية التي يمكن الوصول إليها بالماء ومعاملات امتصاص الماء للخرسانة. بالإضافة إلى ذلك، تم تمييز الموصلية الحرارية وانكماش التجفيف، باعتبارهما معلمات مهمة للخرسانة خفيفة الوزن. تم تقييم خصائص بنية المسام للخرسانة باستخدام تقنيات تحليل الصور ثنائية وثلاثية الأبعاد ؛ أي باستخدام محلل الفراغ الهوائي الآلي والتصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro - CT)، على التوالي. تظهر النتائج التجريبية أن NS لها تأثير كبير على تحسين الخصائص الميكانيكية والنقل للخرسانة خفيفة الوزن وأن كفاءة NS أعلى بكثير من كفاءة SF. علاوة على ذلك، اعتمادًا على الجرعة، وجد أن الجمعية الوطنية لها تأثير ضئيل أو متناقص على انكماش تجفيف الخرسانة، بعد 28 يومًا من المعالجة. أكدت الدراسات الهيكلية الدقيقة أن NS تؤثر بشكل كبير على خصائص المسام للخرسانة، مما يؤدي إلى خرسانة ذات هياكل دقيقة أكثر كثافة وأقوى.

Translated Description (French)

Ce travail vise à caractériser les effets de la nanosilice (NS) sur les propriétés des bétons d'agrégats légers de densités différentes. Du béton d'agrégat léger (LWAC) et du béton d'agrégat ultra-léger (ULWAC) avec des densités sèches au four ciblées de 850 kg/m3 et 450 kg/m3, respectivement, ont été produits. Les mélanges ont été modifiés en remplaçant le ciment par de la nanosilice, à des concentrations de 1, 2, 5 et 10% enpoids. À des fins de comparaison, des échantillons témoins contenant soit du ciment seul, soit du ciment avec de la fumée de silice (SF) ont également été produits. Leurs propriétés mécaniques, y compris les résistances à la flexion et à la compression et les caractéristiques de transport, ont été évaluées en mesurant la porosité accessible à l'eau et les coefficients d'absorption d'eau des bétons. En outre, la conductivité thermique et le retrait de séchage, qui sont des paramètres importants du béton léger, ont été caractérisés. Les caractéristiques de la structure des pores des bétons ont été évaluées à l'aide de techniques d'analyse d'images 2D et 3D ; à savoir, à l'aide d'un analyseur de vide d'air automatisé et d'une tomographie micro-informatique (micro-CT), respectivement. Les résultats expérimentaux montrent que la NS a un effet significatif sur l'amélioration des propriétés mécaniques et de transport des bétons légers et que l'efficacité de la NS est beaucoup plus élevée que celle de la SF. De plus, selon le dosage, la NS s'est avérée avoir une influence négligeable ou décroissante sur le retrait de séchage du béton, après 28 jours de durcissement. Des études microstructurales ont confirmé que la NS affecte de manière significative les caractéristiques des pores des bétons, résultant ainsi en des bétons avec des microstructures plus denses et plus fortes.

Translated Description (Spanish)

Este trabajo tiene como objetivo caracterizar los efectos de la nanosílice (NS) sobre las propiedades de los hormigones agregados ligeros con diferentes densidades. Se produjeron hormigón agregado ligero (LWAC) y hormigón agregado ultraligero (ULWAC) con densidades de secado al horno objetivo de 850 kg/m3 y 450 kg/m3, respectivamente. Las mezclas se modificaron reemplazando el cemento con nanosílice, en concentraciones de 1, 2, 5 y 10% enpeso. Para fines de comparación, también se produjeron muestras de control que contenían cemento solo o cemento con humo de sílice (SF). Sus propiedades mecánicas, incluidas las resistencias a la flexión y a la compresión y las características de transporte, se evaluaron midiendo la porosidad accesible al agua y los coeficientes de absorción de agua de los hormigones. Además, se caracterizaron la conductividad térmica y la contracción por secado, siendo parámetros importantes del concreto liviano. Las características de la estructura porosa de los hormigones se evaluaron utilizando técnicas de análisis de imágenes 2D y 3D; a saber, utilizando un analizador automatizado de huecos de aire y una tomografía microcomputarizada (micro-CT), respectivamente. Los resultados experimentales muestran que la SN tiene un efecto significativo en la mejora de las propiedades mecánicas y de transporte de los hormigones ligeros y que la eficiencia de la SN es mucho mayor que la de la FS. Además, dependiendo de la dosis, se encontró que NS tenía una influencia insignificante o decreciente en la contracción por secado del concreto, después de 28 días de curado. Los estudios microestructurales confirmaron que la SN afecta significativamente las características de poro de los hormigones, lo que resulta en hormigones con microestructuras más densas y fuertes.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم تأثيرات السيليكا النانوية على خصائص المواد للخرسانة خفيفة الوزن وخفيفة الوزن للغاية باستخدام الأساليب القائمة على الصور
Translated title (French)
Évaluation des effets de la nanosilice sur les propriétés matérielles du béton léger et ultra-léger à l'aide d'approches basées sur l'image
Translated title (Spanish)
Evaluación de los efectos de la nanosílice en las propiedades materiales del hormigón ligero y ultraligero utilizando enfoques basados en imágenes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3046317307
DOI
10.1016/j.conbuildmat.2020.120241

Is supplement to
https://openalex.org/W4283374185 (Other)
https://openalex.org/W4246270815 (Other)
https://openalex.org/W2989680255 (Other)
https://openalex.org/W2903873430 (Other)
https://openalex.org/W2900065587 (Other)
https://openalex.org/W2885509849 (Other)
https://openalex.org/W2755071407 (Other)
https://openalex.org/W2390804720 (Other)
https://openalex.org/W2279258431 (Other)
https://openalex.org/W2034665444 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1569387815
  • https://openalex.org/W1589491906
  • https://openalex.org/W1820322914
  • https://openalex.org/W1958315504
  • https://openalex.org/W1967160131
  • https://openalex.org/W1999294775
  • https://openalex.org/W2013730541
  • https://openalex.org/W2029919955
  • https://openalex.org/W2037902466
  • https://openalex.org/W2038937487
  • https://openalex.org/W2053680918
  • https://openalex.org/W2083074802
  • https://openalex.org/W2093483240
  • https://openalex.org/W2098075747
  • https://openalex.org/W2104204565
  • https://openalex.org/W2160831775
  • https://openalex.org/W2319559692
  • https://openalex.org/W2529207977
  • https://openalex.org/W2608006350
  • https://openalex.org/W2611979950
  • https://openalex.org/W2621728718
  • https://openalex.org/W2769145340
  • https://openalex.org/W2777991621
  • https://openalex.org/W2780766059
  • https://openalex.org/W2783560204
  • https://openalex.org/W2792512810
  • https://openalex.org/W2800331662
  • https://openalex.org/W2805070508
  • https://openalex.org/W2810371435
  • https://openalex.org/W2884327489
  • https://openalex.org/W2886265879
  • https://openalex.org/W2889363493
  • https://openalex.org/W2895736668
  • https://openalex.org/W2906144702
  • https://openalex.org/W2918573046
  • https://openalex.org/W2932105057
  • https://openalex.org/W2943486746
  • https://openalex.org/W2961142372
  • https://openalex.org/W2967288322
  • https://openalex.org/W2973274055
  • https://openalex.org/W2973818488
  • https://openalex.org/W2975388006
  • https://openalex.org/W3005378974
  • https://openalex.org/W3006677303
  • https://openalex.org/W3009800374
  • https://openalex.org/W3011422994
  • https://openalex.org/W3011978351
  • https://openalex.org/W4249165746
  • https://openalex.org/W968199201