The choice of concrete components is essential to guarantee the performance required by the project. The European Standard UNI EN 206-1 prescribes that, for each exposure condition, the service life for a structure must be limited to a minimum of 50 years. In the case of highly aggressive environments such as marine ones, containing high levels of salt, maintenance works are necessary to achieve the performances requested. It is important, even from the economic point of view, to produce the concrete that best satisfies the boundary condition. A concrete model, used to predict concrete behavior over time, could be reached via an engineered approach based on materials’ performance. Recent studies have shown that concrete has the ability, under particular conditions, to initiate healing processes that lead to the recovery of physical and mechanical properties. Clear solutions about those mechanisms could not be drawn due to the lack of a sufficient amount of data as of today. An experimental program, which led to this dissertation, has been set, in which almost 350 concrete specimens have been casted, half of them with the inclusion of crystalline admixtures. This study has been divided in three parts. The first one has the purpose to produce reference specimens and study the influence of chloride exposures on the concrete compressive strength over time. The second part focuses on the recovery of mechanical properties in concrete specimens predamaged up to the 90% of their compressive strength. The last part aims to analyze the environmental recovery such as the crack’s closure and the chloride permeability. Results have shown that crystalline admixtures affects in a positive way the concrete healing mechanisms, particularly in the long term. Crystalline admixtures guarantee greater compressive strength over time in predamaged specimens, compared to the traditional concrete ones (without crystalline admixtures).

La scelta dei componenti del calcestruzzo per la realizzazione di un manufatto è determinante per poter garantire le prestazioni necessarie da progetto. La normativa UNI EN 206-1 prescrive, relativamente a ogni diversa esposizione, che la vita utile di servizio di una struttura abbia una durata minima di 50 anni. Nei casi di ambienti altamente aggressivi, come quelli marini contenenti elevate quantità di sale, per poter raggiungere tali estensioni di vita utile l’intervento di manutenzione molte volte diventa necessario. Risulta quindi di importanza fondamentale, anche dal punto di vista economico, cercare di progettare un calcestruzzo che si adatti al meglio alle condizioni al contorno. Tramite un approccio ingegnerizzato, basato sulle performance dei materiali, si può raggiungere un modello concreto per predire il comportamento nel tempo del calcestruzzo. Studi recenti hanno dimostrato come il calcestruzzo abbia la capacità, in determinate condizioni, di avviare processi di guarigione che portano al recupero delle proprietà fisiche e, in alcuni casi, meccaniche. La quantità di dati presente in letteratura non è però, ad oggi, sufficientemente consistente da poter trarre delle conclusioni univoche al fine di descrivere con precisione questi meccanismi. Si è dato quindi inizio a una campagna sperimentale, che ha portato all’elaborazione della presente tesi, per la quale sono stati realizzati e analizzati quasi 350 provini di calcestruzzo, metà dei quali con l’aggiunta di additivo cristallino. Lo studio è stato suddiviso in tre fasi. La prima atta a realizzare provini di riferimento e a comprendere se ambienti contenenti alte quantità di cloruri influenzino la maturazione del calcestruzzo e di conseguenza la sua resistenza a compressione. La seconda con la finalità di studiare e quantificare il recupero delle proprietà meccaniche, in particolar modo la resistenza a compressione, in provini predanneggiati fino al 90% della resistenza a compressione. La terza destinata all’analisi del recupero delle proprietà fisiche quali la richiusura di fessure nel calcestruzzo e la permeabilità alla penetrazione di cloruri. I risultati hanno mostrato che l’additivo cristallino è un composto che influenza positivamente le caratteristiche di autoguarigione del calcestruzzo principalmente a lungo termine. Inoltre, garantisce una migliore resistenza a compressione con il progredire del tempo rispetto a un calcestruzzo ordinario, se predanneggiato.

Capacità di autoriparazione di calcestruzzi con e senza additivo cristallino maturati in ambiente ad alto contenuto di cloruri

CISLAGHI, GIACOMO;PURICELLI, MICHAEL
2016/2017

Abstract

The choice of concrete components is essential to guarantee the performance required by the project. The European Standard UNI EN 206-1 prescribes that, for each exposure condition, the service life for a structure must be limited to a minimum of 50 years. In the case of highly aggressive environments such as marine ones, containing high levels of salt, maintenance works are necessary to achieve the performances requested. It is important, even from the economic point of view, to produce the concrete that best satisfies the boundary condition. A concrete model, used to predict concrete behavior over time, could be reached via an engineered approach based on materials’ performance. Recent studies have shown that concrete has the ability, under particular conditions, to initiate healing processes that lead to the recovery of physical and mechanical properties. Clear solutions about those mechanisms could not be drawn due to the lack of a sufficient amount of data as of today. An experimental program, which led to this dissertation, has been set, in which almost 350 concrete specimens have been casted, half of them with the inclusion of crystalline admixtures. This study has been divided in three parts. The first one has the purpose to produce reference specimens and study the influence of chloride exposures on the concrete compressive strength over time. The second part focuses on the recovery of mechanical properties in concrete specimens predamaged up to the 90% of their compressive strength. The last part aims to analyze the environmental recovery such as the crack’s closure and the chloride permeability. Results have shown that crystalline admixtures affects in a positive way the concrete healing mechanisms, particularly in the long term. Crystalline admixtures guarantee greater compressive strength over time in predamaged specimens, compared to the traditional concrete ones (without crystalline admixtures).
CUENCA ASENSIO, ESTEFANIA
ARC I - Scuola di Architettura Urbanistica Ingegneria delle Costruzioni
3-ott-2017
2016/2017
La scelta dei componenti del calcestruzzo per la realizzazione di un manufatto è determinante per poter garantire le prestazioni necessarie da progetto. La normativa UNI EN 206-1 prescrive, relativamente a ogni diversa esposizione, che la vita utile di servizio di una struttura abbia una durata minima di 50 anni. Nei casi di ambienti altamente aggressivi, come quelli marini contenenti elevate quantità di sale, per poter raggiungere tali estensioni di vita utile l’intervento di manutenzione molte volte diventa necessario. Risulta quindi di importanza fondamentale, anche dal punto di vista economico, cercare di progettare un calcestruzzo che si adatti al meglio alle condizioni al contorno. Tramite un approccio ingegnerizzato, basato sulle performance dei materiali, si può raggiungere un modello concreto per predire il comportamento nel tempo del calcestruzzo. Studi recenti hanno dimostrato come il calcestruzzo abbia la capacità, in determinate condizioni, di avviare processi di guarigione che portano al recupero delle proprietà fisiche e, in alcuni casi, meccaniche. La quantità di dati presente in letteratura non è però, ad oggi, sufficientemente consistente da poter trarre delle conclusioni univoche al fine di descrivere con precisione questi meccanismi. Si è dato quindi inizio a una campagna sperimentale, che ha portato all’elaborazione della presente tesi, per la quale sono stati realizzati e analizzati quasi 350 provini di calcestruzzo, metà dei quali con l’aggiunta di additivo cristallino. Lo studio è stato suddiviso in tre fasi. La prima atta a realizzare provini di riferimento e a comprendere se ambienti contenenti alte quantità di cloruri influenzino la maturazione del calcestruzzo e di conseguenza la sua resistenza a compressione. La seconda con la finalità di studiare e quantificare il recupero delle proprietà meccaniche, in particolar modo la resistenza a compressione, in provini predanneggiati fino al 90% della resistenza a compressione. La terza destinata all’analisi del recupero delle proprietà fisiche quali la richiusura di fessure nel calcestruzzo e la permeabilità alla penetrazione di cloruri. I risultati hanno mostrato che l’additivo cristallino è un composto che influenza positivamente le caratteristiche di autoguarigione del calcestruzzo principalmente a lungo termine. Inoltre, garantisce una migliore resistenza a compressione con il progredire del tempo rispetto a un calcestruzzo ordinario, se predanneggiato.
Tesi di laurea Magistrale
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