Assessing the efficiency of pre-soaked expanded perlite usage incorporation on the self-healing ability of cementitious composites

Abstract

Çimento esaslı kompozitlerin üretiminde içsel kürleme amacıyla suya doygun genleştirilmiş perlit agregası (SD-GPA) kullanımının otojen rötre ve erken yaş çatlaklarının oluşumu üzerinde etkili olduğu daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir. SD-GPA'ların yararlı etkileri, bu malzemelerin içsel su rezervuarları olarak kullanımlarının, kompozit malzemelerde görülen çatlakların kendiliğinden iyileşme özelliğini geliştirebileceği fikrini akıllara getirmiştir. Bu çalışmada, SD-GPA kullanımının kompozit malzemelerin kendiliğinden iyileşme yeteneği üzerindeki etkinliği değerlendirilmektedir. Bunun için, SD-GPA'lar kompozitlerin üretiminde kullanılan agregalar ile farklı oranlarda yer değiştirilmiştir. SD-GPA bulunduran ve bulundurmayan kompozitler, 28 gün boyunca suda kür edilmiş ve sonrasında numunelerde hasar oluşturulması için mekanik yüklemeye maruz bırakılmışlardır. 28 gün sonunda, hasarlı ve hasarsız numuneler bir ay süresince hava kürüne maruz bırakılmıştır. Mekanik önyükleme sebebiyle oluşan hasarın ve kendiliğinden iyileşmenin derecesi, çatlak sayısı ve genişliklerinin belirlenmesi, geçirimlilik (klorür iyonu geçirimliliği) ve mekanik özellikler (yarmada çekme dayanımı) aracılığıyla değerlendirilmiş olup SD-GPA bulundurmayan numunelerle karşılaştırılmıştır. Test sonuçları, SD-GPA miktarındaki artışın mekanik özellikler, çatlak genişliği ve sayısı ve klorür iyonu geçirimlilik özelliklerinde önemli iyileşmelere sebep olduğunu ve sürekli hava kürüne maruz bırakılan numunelerde hidrasyon reaksiyonlarında ve kendiliğinden iyileşme kapasitesinde iyileşmelere yol açtığını göstermiştir.

Usage of Pre-Soaked Expanded Perlite Aggregate (PS-EPA) as an internal curing material in the production of cementitious based composites has been shown to an influential method of counteracting autogenous shrinkage and therefore early-age cracking. These beneficial effects of PS-EPA usage evoke that the use of PS-EPA as internal water reservoirs may also promote the self-healing ability of cracks in cementitious composites. This study assesses the efficiency of the PS-EPA usage on the self-healing of cementitious composites. For this purpose, PS-EPA was replaced with the aggregate used in cementitious composites at different replacement rates. Cementitious composite specimens with or without PS-EPA were stored in water up to 28 days, and then mechanical loading was applied to generate deterioration on the specimens. At the age of 28 days, pre-loaded and sound specimens exposed to continuous air exposures for a month. The degree of deterioration as result of mechanical pre-loading and the degree of self-healing were determined by the characterization of crack numbers and widths, transport (chloride ion permeability) and mechanical properties (splitting tensile strength), and compared with the specimens without PS-EPA. Test results revealed that mechanical properties, crack widths and numbers, and chloride ion permeability of specimens were significantly improved with the increase of PS-EPA content while enhanced further hydration and healing capability of specimens under the continuous air exposure after pre-loading.