Published April 18, 2019 | Version v1
Publication Open

Effect of Adding Carbon Nanotubes on Corrosion Rates and Steel-Concrete Bond

Creators

  • 1. Beni-Suef University
  • 2. National Research Centre
  • 3. University of Liverpool

Description

Abstract This paper presents a continuation of the evaluation of utilizing Nano Carbon Tubes (CNTs) in reinforced concrete (CNT-CRETE). The compressive, tensile and bond strengths of the samples with and without CNTs were investigated. Scanning Electron Microscope (SME) was utilized to study the microstructure of the prepared samples. In addition, the corrosion resistance of CNT-CRETE, was measured and compared to traditional concrete. Four mixes were prepared, with 0.01%, 0.02%, and 0.03%, CNTs by weight of cement, along with a control mix without CNTs. The results of the experimental work showed that adding CNTs led to an increase in the compressive, tensile and bond strengths of specimens compared to those of the control specimen. SEM examination for control and CNTs specimens showed that CNTs specimen were well structured compared with the control specimen and this affirms that CNTs act as bridges across micro cracks, which explains the improvement in mechanical properties. The diameter of steel bars played a significant role in failure mechanism for pull-out testing and corrosion resistance. In general, adding CNTs to the concrete mix increased the rate of corrosion for steel bars within the low risk limits. Benefits from using CNTs were limited to moderate. Mineral/chemical admixtures or fibers provide better improvements in the mechanical properties of concrete without the problems associated with dispersing CNTs and the health hazard of handling a Nano material.

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

Translated Description (Arabic)

ملخص تقدم هذه الورقة استمرارًا لتقييم استخدام أنابيب الكربون النانوية (CNTs) في الخرسانة المسلحة (CNT - CRETE). تم التحقيق في مقاومة الانضغاط والشد والربط للعينات مع وبدون CNTs. تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SME) لدراسة البنية المجهرية للعينات المحضرة. بالإضافة إلى ذلك، تم قياس مقاومة التآكل لـ CNT - CRETE ومقارنتها بالخرسانة التقليدية. تم تحضير أربعة خلطات، بنسبة 0.01 ٪ و 0.02 ٪ و 0.03 ٪، CNTs بالوزن من الأسمنت، إلى جانب خليط تحكم بدون CNTs. أظهرت نتائج العمل التجريبي أن إضافة CNTs أدت إلى زيادة في قوة الانضغاط والشد والربط للعينات مقارنة بتلك الخاصة بعينة التحكم. أظهر فحص SEM للتحكم وعينات CNTs أن عينة CNTs كانت منظمة بشكل جيد مقارنة بعينة التحكم وهذا يؤكد أن CNTs تعمل كجسور عبر الشقوق الدقيقة، مما يفسر التحسن في الخواص الميكانيكية. لعب قطر القضبان الفولاذية دورًا مهمًا في آلية الفشل لاختبار السحب ومقاومة التآكل. بشكل عام، أدت إضافة CNTs إلى مزيج الخرسانة إلى زيادة معدل تآكل قضبان الصلب ضمن حدود المخاطر المنخفضة. كانت الفوائد من استخدام CNTs محدودة إلى معتدلة. توفر الخلائط أو الألياف المعدنية/الكيميائية تحسينات أفضل في الخواص الميكانيكية للخرسانة دون المشاكل المرتبطة بتفريق CNTs والمخاطر الصحية للتعامل مع مادة النانو.

Translated Description (French)

Résumé Cet article présente une suite de l'évaluation de l'utilisation de nanotubes de carbone (CNT) dans le béton armé (CNT-CRETE). Les résistances à la compression, à la traction et à la liaison des échantillons avec et sans CNT ont été étudiées. Le microscope électronique à balayage (SME) a été utilisé pour étudier la microstructure des échantillons préparés. De plus, la résistance à la corrosion de la CNT-CRETE a été mesurée et comparée au béton traditionnel. Quatre mélanges ont été préparés, avec 0,01 %, 0,02 % et 0,03 % de NTC en poids de ciment, ainsi qu'un mélange témoin sans NTC. Les résultats des travaux expérimentaux ont montré que l'ajout de NTC entraînait une augmentation des résistances à la compression, à la traction et à la liaison des éprouvettes par rapport à celles de l'éprouvette témoin. L'examen MEB pour les échantillons de contrôle et de CNT a montré que l'échantillon de CNT était bien structuré par rapport à l'échantillon de contrôle, ce qui affirme que les CNT agissent comme des ponts à travers les microfissures, ce qui explique l'amélioration des propriétés mécaniques. Le diamètre des barres d'acier a joué un rôle important dans le mécanisme de défaillance pour les essais d'arrachement et la résistance à la corrosion. En général, l'ajout de NTC au mélange de béton a augmenté le taux de corrosion des barres d'acier dans les limites de faible risque. Les avantages de l'utilisation des NTC étaient limités à modérés. Les adjuvants minéraux/chimiques ou les fibres améliorent les propriétés mécaniques du béton sans les problèmes associés à la dispersion des NTC et les risques pour la santé liés à la manipulation d'un nanomatériau.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este documento presenta una continuación de la evaluación de la utilización de nanotubos de carbono (CNT) en hormigón armado (CNT-CRETE). Se investigaron las resistencias a la compresión, a la tracción y a la unión de las muestras con y sin CNT. Se utilizó el microscopio electrónico de barrido (SME) para estudiar la microestructura de las muestras preparadas. Además, se midió la resistencia a la corrosión del CNT-CRETE y se comparó con el hormigón tradicional. Se prepararon cuatro mezclas, con 0,01%, 0,02% y 0,03% de CNT en peso de cemento, junto con una mezcla de control sin CNT. Los resultados del trabajo experimental mostraron que la adición de CNT condujo a un aumento en las resistencias a la compresión, la tracción y la unión de las muestras en comparación con las de la muestra de control. El examen SEM para muestras de control y CNT mostró que la muestra de CNT estaba bien estructurada en comparación con la muestra de control y esto afirma que los CNT actúan como puentes a través de microgrietas, lo que explica la mejora en las propiedades mecánicas. El diámetro de las barras de acero desempeñó un papel importante en el mecanismo de falla para las pruebas de extracción y la resistencia a la corrosión. En general, la adición de CNT a la mezcla de hormigón aumentó la tasa de corrosión de las barras de acero dentro de los límites de bajo riesgo. Los beneficios del uso de CNT se limitaron a moderados. Los aditivos o fibras minerales/químicos proporcionan mejores mejoras en las propiedades mecánicas del concreto sin los problemas asociados con la dispersión de los CNT y el peligro para la salud de manipular un material Nano.

Files

s41598-019-42761-2.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b5fcb00d857233d3553c40381a13af49
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير إضافة الأنابيب النانوية الكربونية على معدلات التآكل ورابط الخرسانة الفولاذية
Translated title (French)
Effet de l'ajout de nanotubes de carbone sur les taux de corrosion et la liaison acier-béton
Translated title (Spanish)
Efecto de la adición de nanotubos de carbono en las tasas de corrosión y la unión acero-hormigón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2939220699
DOI
10.1038/s41598-019-42761-2

Is supplement to
https://openalex.org/W4376621051 (Other)
https://openalex.org/W4306362096 (Other)
https://openalex.org/W3183813447 (Other)
https://openalex.org/W2985840163 (Other)
https://openalex.org/W2739992384 (Other)
https://openalex.org/W2120609629 (Other)
https://openalex.org/W2065626222 (Other)
https://openalex.org/W1983849759 (Other)
https://openalex.org/W1982847193 (Other)
https://openalex.org/W1576739978 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1965043069
  • https://openalex.org/W1972954038
  • https://openalex.org/W1987196056
  • https://openalex.org/W1995338479
  • https://openalex.org/W1996341063
  • https://openalex.org/W2004296968
  • https://openalex.org/W2017477796
  • https://openalex.org/W2021571979
  • https://openalex.org/W2025885998
  • https://openalex.org/W2026964638
  • https://openalex.org/W2032786205
  • https://openalex.org/W2038760253
  • https://openalex.org/W2049094755
  • https://openalex.org/W2051873810
  • https://openalex.org/W2055053403
  • https://openalex.org/W2058140349
  • https://openalex.org/W2070277626
  • https://openalex.org/W2075704623
  • https://openalex.org/W2076150578
  • https://openalex.org/W208491892
  • https://openalex.org/W2093957529
  • https://openalex.org/W2114265872
  • https://openalex.org/W2116567773
  • https://openalex.org/W2157618766
  • https://openalex.org/W2333424517
  • https://openalex.org/W2344795064
  • https://openalex.org/W2395876217
  • https://openalex.org/W2460039850
  • https://openalex.org/W2524721965
  • https://openalex.org/W2553315448
  • https://openalex.org/W2589566839
  • https://openalex.org/W2610083371
  • https://openalex.org/W2613187191
  • https://openalex.org/W271497893
  • https://openalex.org/W2744979826
  • https://openalex.org/W2761989739
  • https://openalex.org/W2791502097
  • https://openalex.org/W2884241071
  • https://openalex.org/W2900592884
  • https://openalex.org/W4231485531