Repeatability of self-healing in cementitious composites

Abstract

Bu çalışmada, tasarlanmış çimento esaslı kompozitlerin (ECC) kendiliğinden iyileşme özelliği tekrarlanabilirlik ve geniş alana yayılabilirlik olarak adlandırılan iki farklı kararlılık kriteri açısından incelenmiştir. Bunun için F-sınıfı uçucu kül (F_ECC) ve cüruf (S-ECC) içeren kompozitler üretilmiştir. Numuneler mikroçatlak oluşumu için yarmada çekme yüklemesi altında deformasyon kapasitelerinin %70?ine kadar tekrarlı önyüklemeye ve sonrasında ise çevrimsel ıslak/kuru kür koşuluna bırakılmıştır. Hasarın büyüklüğünün değerlendirilebilmesi için rezonans frekansı (RF) ve hızlı klorür geçirimliliği (RCPT) testleri kullanılmış ve nihai sonuçlar mikroskobik gözlemlerle desteklenmiştir. Kendiliğinden iyileşmenin tüm numuneye yayılabilirliğinin anlaşılabilmesi için RF ölçümleri numunelerin iki farklı bölgesinden kaydedilmiştir. Sonuçlar, kullanılan mineral katkı ve kür süresine bağlı olarak, ECC numunelerinin tekrarlanan altı önyükleme sonrasında dahi ilk RF ölçümlerinin %85?ine kadar iyileşebildiğini göstermektedir. Oran az miktar düşse de, orta nokta ölçümlerindeki iyileşme üst nokta ölçümlerindeki iyileşmeye yakın bulunmuştur. Tekrarlanan beş önyüklemenin ardından, RCPT sonuçlarının tüm karışımlarda düşük seviyede kaldığı görülmüştür. Numunelerin en büyük çatlak genişliği, tekrarlanan dokuz önyükleme sonucunda dahi, 190 µm seviyesinde kalmıştır. Sonuçlar, bu çalışmada üretilen ECC karışımlarının belirli koşullar altında, bakım ve/veya onarım ihtiyacını en aza indirgeyerek yapıların işlevselliğini önemli ölçüde iyileştirebileceğini göstermektedir.AnahtarKelimeler:TasarlanmışÇimentoEsaslıKompozitler(ECC); Kendiliğindenİyileşme; Tekrarlanabilirlik; İlavebağlayıcımalzemeler (İBM).

In this paper, intrinsic self-healing ability of Engineered Cementitious Composites (ECC) was investigated in terms of two robustness criteria; repeatability and pervasiveness. To do this, different composites with Class-F fly ash (F_ECC) and slag (S_ECC) were examined. In order to generate microcracks, specimens were repeatedly pre-loaded up to 70% of their deformation capacities under splitting tensile loading and exposed to cyclic wet/dry conditioning thereafter. Resonant frequency (RF) and rapid chloride permeability tests (RCPT) were utilized to assess the extent of damage and final results were supported by the microscopic observations. RF measurements were recorded from two different parts of the specimens to monitor if self-healing was pervasive. Results show that depending on the type of mineral additive and initial curing time, ECC specimens can recover up to 85% of their initial RF values even after six repetitive pre-loading. Although, the extent is slightly less, the recovery rates observed from the middle portions are similar to those observed from the top portion of the all ECC mixturesimpliying that self-healing is quite pervasive. After the application of severe pre-loading for five times, RCPT results of both mixtures satisfy low chloride ion penetrability levels. Maximum crack width observed over the specimen surfaces is restricted to 190 µm level even after nine repetitive pre-loading. These findings suggest that under certain conditions ECC materials produced in this study may significantly enhance the functionality of structures by further reducing the repair and/or maintenance need. Keywords: Engineered Cementitious Composites (ECC); Self-Healing; Repeatability; Supplementary cementitious materials (SCM).