Analysis of mechanical and microstructural properties of high performance concretes containing nanosilica and silica fume

Abstract

The use of nanomaterials in concrete has shown promise, and the use of several types in cementitious compounds has been found to guarantee greater physical-mechanical properties and improvements in microstructure. The use of mineral admixtures, such as silica fume, ensures the improvement of the interfacial transition zone (ITZ) between aggregate and paste in high-performance concrete (HPC). Thus, this work evaluates the performance of superplasticizer additive with colloidal nanosilica suspension and slurried silica fume with HPC and its macro-and micro-structural properties. The mechanical (i.e., compressive strength and elastic modulus) and microstructural properties via (scanning electron microscopy and X-ray micro tomography) of concretes with 1.5 and 3% nanosilica and 5 and 10% silica fume included in the evaluation methods in this study. The results indicate that, with the use of mineral admixtures, the compressive strength and elastic modulus of concrete increased significantly. The concrete with the use of 10% silica fume and 3% nanosilica resulted in a showed an increased strength over 75% at 28 days. Besides that, for same w/b = 0.35 the elastic modulus increased by 36% compared with the reference concrete. The microstructural investigations show that the nanosilica and silica fume led to a densification of microstructure, which is responsible for the improvement of HPC performance.

Control del calor de hidratación del hormigón f'c 210 kg/cm2 con aditivo superplastificante en edificios urbanos

“…Uno de los aditivos superplastificantes más demandados, es el tipo policarboxilato (PCE) que está compuesto de aditivos comunes como el silicato tricálcico (C3S) y silicato dicálcico (C2S). (31) El PCE es utilizado para retrasar el tiempo de fraguado, disminuir la resistencia en la hidratación temprana y aumentar la resistencia en un período posterior, (17) además, incrementa la viscosidad plástica y el límite elástico de la pasta de cemento. (32) Otro de los aditivos más utilizados por las empresas de concreto premezclado, es el aditivo superplastificante PSP NLS de resinas de naftaleno y libre de cloruros, que tiene como propósito aumentar la trabajabilidad y la resistencia del concreto a edades tempranas, reduciendo el agua de mezclado.…”

“…(8,24,25,26,27) Se trata de un parámetro importante en el proceso de fraguado y endurecimiento del concreto. (9,28,29,30,31) Una alta temperatura del concreto es producto de la hidratación de una mayor cantidad de cemento, conduciendo a una mayor temperatura del hormigón y una mayor diferencia de temperatura entre la superficie media y la exterior. (10,32,33,34,35) Sobre el control del calor de hidratación del concreto, (10,36,37) afirman, "La hidratación de una mayor cantidad de cemento conduce a una mayor temperatura del hormigón y a una mayor diferencia de temperatura entre la superficie media y la exterior".…”

Aditivos superplastificantes para el control del calor de hidratación de un concreto convencional en edificaciones urbanas

“…(28) Del análisis anterior, una alternativa para reducir el calor de hidratación es la adición de material puzolánico y aditivos químicos (retardantes y superplastificantes) en la mezcla de concreto. (29) https://doi.org/10.56294/sctconf2023474 Los aditivos superplastificantes se han convertido en un insumo indispensable en el proceso de preparación del hormigón, logrando retrasar el tiempo de fraguado y aumentando la resistencia final de la mezcla con una reducción de agua hasta un 40 %. (30) (véase Tabla 2) Tabla 2.…”

Characterization of nano fly ash and study on durability properties of nano fly ash embedded concrete

“…The results indicate that, with the use of mineral admixtures, the compressive strength and elastic modulus of concrete increased significantly. The concrete with the use of 10% silica fume and 3% nanosilica resulted in a showed an increased strength over 75% at 28 days [7]. Researchers conducted research on the influence of nano silica has on the properties of concrete.…”