تأثير مواد جديدة في تولد الشفاء الذاتي للخرسانة
Effect of New Materials in Genous Self Healing Concrete
- الباحث
- نور عبد الناصر حميد
- المشرف
- فرهاد محمد عثمان - الاء علاء الدين عبد الحميد
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة المواد / هندسة المواد
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Self-healing concrete;Autogenous healing;Nanomaterials;Crack repair
الملخص
أن التشققات الخرسانية هي إحدى المشاكل الرئيسية في منطقة الشدء ولهذا السبب يتم استخدام حديد التسليح في هذه المناطق. قد تتشكل تشققات صغيرة؛ مما يسمح للسوائل والغازات بالدخول إلى حديد التسليح والتسبب في تآكله. اولا: تستكشف هذه الدراسة نمذجة الترسيب المندمج (FDM) لإنشاء شبكات وأنابيب جديدة باستخدام حمض البوليلاكتيك (PLA) كمواد يتم دمجها داخل الحزمة الخرسانية لحقن عامل الشفاء و تسهل إطلاق المواد الكيميائية. المشكلة التي يتناولها النص هي فهم كيفية تأثير تفاعل معلمات الطباعة المختلفة على سماكات طبقات مختلفة وثثري or Ve رف gerbe 2508( ملم على الخواص الميكانيكية لعينات (PLA) المنتجة من خلال (FDM) باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. تم التحقيق باستخدام اختبارات موحدة. زادت قوة الشد والانثناء إلى 77 ميجا باسكال و AY ميجا باسكال على التوالي مع زيادة سمك الطبقة إلى ٠,5 وقد تم اختيار هذه الطبقة لطباعة الشبكة الوعائية المجوفة. ثانياً: بلغت نسبة الماء الى الاسمنت (W/C) لجميع الخلطات الخرسانية V) 4(، وكانت نسب الخلطة الخرسانية )27,1121 0,94( تمت طباعة PLA بثلاثة أبعاد ((31) تمت مقارنتها بتلك الخاصة بالشبكات أحادية وثنائية الأبعاد (2D) (1D) لحمل وتحرر عوامل الشفاء. على حد Lisle في المرة الأولى التي تمت فيها إضافة مسحوق الرماد المتطاير النانوي (FA) المصنوع من مواد معاد تدويرها باستخدام مطحنة كروية كوكبية مع عوامل شفاء سائلة (مثل سيليكات الصوديوم غير العضوية ،(SSFA) وعضوية مثل البولي إيثيلين جلايكول (PEGFA) والبولي كربوكسيلات الأثير ((SPFA) ونقله إلى موقع الشق كعامل ملىءوشفاء في الخرسانية تحت حمل الانحناء كتطبيق. تم اختيارها للمقارنة مع عينة المصدرء aly يتم الإبلاغ عنها مسبقًا. كانت أفضل مادة للشفاء واستعادة الخصائص هي SPFA دراسة خواصه الكيميائية والمورفولوجية من خلال اختبارات (PZD) توزيع حجم الجسيمات؛ و (SEM) المجهر الإلكتروني الماسح للرماد المتطاير. وبعد ذلك، تم دمج الأنابيب المعدة في جسر خرساني لإدخال خصائص الشفاء الذاتي. تمت معالجته في الماء لمدة /ا، CYA 55 و 10 Lag حسب الاختبار. تم تعريض العينات للتشقق المتحكم به عن طريق الانحناء بأربع نقاط لإثبات التصاقها بالمونه الأسمنتية وقدرتها على إطلاق محتوياتها في موقع الكسرء وبالتالي تسهيل الشفاء الذاتي. المرحلة الثالثة: بعد تكوين الشقء تم تقييم المعالجة في الهواء لمدة YA يوماً من خلال فحص منتجات الشفاء التي تطورت في الفراغات بين الشقوق بواسطة (FTIR ، EDS (FESEM) انخفضت المسامية وزادت الكثافة مقارنة بعينة التحكم. قوة الضغطهء نسبة استعادة قوة الانثناء، اختبار اختراق التي أعطت أفضل النتائج تحتوي على شبكة أنابيب ذات تصميم ثلاثي الأبعاد لكل عامل شفاء مقارنة بالنظامين (11 و (21، تمكنت من سد مساحة أكبر من الشقوق. أشارت عمليات فحص البنية المجهرية إلى تكوين جل متجانس وأقل مسامية من هيدرات سيليكات الكالسيوم (CSH) كمنتج علاجي في منطقة الشق. كما تشير نتائج الاختبارات التجريبية الى ان نسبة الشفاء لعينة 3D SPFA بعد YA يوما (فترة الشفاء) أن معدل الشفاء ارتفعت بنسبة V4 اعتمادا على نتائج1277]. زادت بنسبة 9035:009317,5 15 %HIA, للأعمار 1007807 lags اعتمادا على اختبار استعادة قوة الانتناء. ومن النتائج كان معدل الشفاء مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بجرعة نظام الانابيب ، وقد تم ass ذلك من خلال نتائج عينة التصميم ثلاثي الأبعاد. لشفاء الفعال للتشققات واستعادة عالية للأداء في المراحل المبكره والمتأخرة.
Abstract
Concrete cracks easily in the tensile zone, which is why the steel reinforcing is used in these areas. Capillary cracks may still form, allowing liquids and gases to enter the reinforcement and cause it to corrode. Firstly: this study explores fused deposition modelling (FDM) for creating novel tube networks using polylactic acid (PLA) as a material. They are incorporated within the concrete beam to inject the healing agent, facilitating chemical release. The problem addressed in the text is to understand how the interaction different printing parameters on different layer thicknesses (0.10, 0.20, 0.30, 0.40, and 0.50) mm affects the mechanical properties of (PLA) samples produced through (FDM) with a 3D printer using standardised tests. Tensile and flexural strength increased up to 72 MPa and 81 MPa respectively as layer thickness increased up to 0.4 this layer was chosen to print the hollow tube network. Secondly: The water to cement ratio (W/C) for all concrete mixtures was (0.6), and the proportions of concrete mixture were (1:2.16:2.98). PLA was printed in three dimensions (3D) that were compared to those of both one- and two-dimensional networks (1D and 2D) to carry and release healing agents. To our knowledge, the first time the nano fly ash (FA) powder made from recycled materials using a planetary ball mill was added with liquid healing agents (as inorganic sodium silicate (SSFA), organic such as polyethylene glycol (PEGFA), and polycarboxylate ether (SPFA)) and transferred to the site of the crack as a direct filling and a healing agent in the concrete beam under flexural load as an application. selected for comparison with the control sample, has not yet reported previously. the best material for healing and restoring properties was SPFA. investigating its chemical and morphological properties via PZD (particle size distribution) tests, SEM (scanning electron microscope) for fly ash, subsequently, the prepared tubes and vascular were embedded into a concrete beam to introduce self-healing properties. It was treated in water for 7, 28, 56 and 90 days, depending on the test. The specimens were subjected to controlled cracking by four-point-bending in order to demonstrate their adhesion with the cement matrix and their capacity to release their contents at the location of the break, hence facilitating self-healing. Third stage: After crack formation, curing in air condition for 28 days healing period by investigating the healing products that developed in the spaces between cracks was evaluated by (FESEM, EDS and FTIR), Porosity decreased and density increased compared to the control sample. compressive strength, flexural strength recovery ratio, Rapid chloride penetration test, an optical microscopy test, and by determining the numerical value of the velocity of ultrasonic pulse. The samples that gave the best results are containing vascular network with 3D design to each healing agent compared to the 1D and 2D systems, was able to block a larger area of cracks. Microstructure inspections referred to a homogeneous and less porous Calcium silicate hydrate (CSH) gel formation as a healing product at the crack area. The results of experimental tests refer to the healing ratio for the 3D SPFA sample after 28 days (healing period) increased by 79 % depending on the results of UPV that the rate of healing rate. increased by 93.4%, 95% and 98.6% for ages 7,28,90 days depending on a test of flexural strength recovery, and from results, the healing rate was closely related to the vascular system dosage, and this was confirmed by 3D design sample results. Both effective healings of cracks and high recovery of an early and late performance.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.