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Five years of research experience at Politecnico di Milano on self-healing cement based materials
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Ferrara, Luca |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | Worldwide increasing consciousness for sustainable use of natural resources has made “overcoming the apparent contradictory requirements of low cost and high performance a challenging task” as well as a major concern. The importance of sustainability as a requisite which has to inform structure concept and design has been also recently highlighted in Model Code 2010. In this context, the availability of self-healing technologies, by controlling and repairing “early-stage cracks in concrete structures, where possible”, could, on the one, hand prevent “permeation of driving factors for deterioration”, thus extending the structure service life, and, on the other hand, even provide partial recovery of engineering properties relevant to the application. The author’s research group has undertaken a comprehensive research project, focusing on both experimental characterization and numerical predictive modelling of the self healing capacity of a broad category of cementitious composites, ranging from normal strength concrete to high performance cementitious composites reinforced with different kinds of industrial (steel) and natural fibres. Both autogenous healing capacity has been considered and self-healing engineered techniques, including the use of presaturated natural fibres as well as of tailored admixtures. Tailored methodologies have been employed to characterize the healing capacity of the different investigated cement based materials. These methodologies are based on comparative evaluation of the mechanical performance measured through 3or 4point bending tests. Tests have been performed to pre-crack the specimens to target values of crack opening, and after scheduled conditioning times to selected exposure conditions, ranging from water immersion to wet and dry cycles to exposure to humid and dry climates. As a further step a predictive modelling approach, based on modified microplane model, has been formulated. The whole experimental and numerical investigation represents a comprehensive and solid step towards the reliable and consistent incorporation of self healing concepts and effects into a durability-based design framework for engineering applications made of or retrofitted with self healing concrete and cementitious composites.. / La crescente attenzione nei confronti dell’utilizzo consapevole delle risorse naturali ha posto, anche nel settore della ingegneria civile, la sfida tesa a superare la apparente contraddizione fra i requisiti di minimo costo e massima prestazione di un materiale da costruzione, di un elemento strutturale, di una struttura e/o costruzione nel suo complesso. Peraltro i più recenti codici di progettazione, quale il Codice Modello 2010 del fib, hanno esplicitamente inserito il requisito di sostenibilità fra quelli che debbono governare la concezione e la progettazione strutturale. In tale contesto è da guardarsi con estremo interesse alla possibilitò di progettare, realizzare ed utilizzare materiali da costruzioni “autoriparanti”,capaci, attraverso appunto la attivazione di meccanismi di autoriparazione di un qualsivoglia danno, da un lato di prevenire l’ingresso di agenti aggressivi che porterebbero al deterioramento dei materiali e delle prestazioni strutturali, estendendo quindi la vita utile della struttura, e, se del caso, altresì di garantire un parziale recupero delle prestazioni fisiche e meccaniche del materiale stesso rilevanti ai fini della applicazione in questione. L’autore, con il suo gruppo di ricerca e nell’ambito di diversi progetti di cooperazione internazionale, sta lavorando su tali tematiche da circa un lustro, occupandosi tanto della caratterizzazione sperimentale quanto della modellazione della capacità di autoriparazione di una vasta categoria di materiali da costruzione a matrice cementizia, dal calcestruzzo normale ai compositi cementizi ad alte prestazioni rinforzati sia con fibre metalliche sia con fibre naturali. Inoltre, accanto alla capacità autogena di autoriparazione si è altresì studiata la efficacia di additivi cristallizzanti, ovvero di fibre naturali “presaturate”, al fine di “ingegnerizzare” e potenziare la suddetta capacità. Sono state messe a punto metodologie originali per la quantificazione degli effetti di autoriparazione sul recupero delle proprietà meccaniche: tali metodologie sono basate sulla esecuzione di prove di flessione a tre o quattro punti, eseguite sia per “prefessurare” i campioni, fino a prescritte aperture di fessura, sia al termine di diversi periodi di esposizione (fino a due anni) in diverse condizioni di umidità (immersione in acqua, cicli di asciutto/bagnato, ambienti umidi o secchi). Infine è stato formulato un modello numerico capace di descrivere e prevedere il fenomeno, quale primo necessario passo per poter “includere” il fenomeno della autoriparazione ed i suoi effetti in un approccio progettuale per la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | http://www.associazioneaicap.com/wp-content/uploads/2018/03/20-FERCIN.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
