Self-healing cement materials – microscopic techniques

Marta Dudek

doi:10.35784/bud-arch.1494

Samoleczące tworzywa cementowe – techniki mikroskopowe

Marta Dudek

marta.dudek@pk.edu.pl
Politechnika Krakowska; (Polska)
https://orcid.org/0000-0003-0658-6922

DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.1494

Abstrakt

Artykuł przedstawia ogólną klasyfikację materiałów inteligentnych o właściwościach samoleczących (samonaprawiających), ze szczególnym uwzględnieniem samoleczących tworzyw cementowych. Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie dwóch najpopularniejszych technik mikroobserwacji, tj. mikroskopii optycznej i skaningowej. Ponadto opisano, jakie możliwości w badaniach samoleczących materiałów daje stolik naprężeniowy, zamontowany w komorze mikroskopu. Scharakteryzowano zalety i wady tych urządzeń oraz przedstawiono wyniki wstępnych badań. Badania obejmują obserwacje mikrostruktury pęknięć przed i po procesie gojenia, zarówno w mikroskopie optycznym jak i skaningowym. Przeprowadzono je przy użyciu mikroskopu optycznego ZEISS Discovery V20 i skaningowego mikroskopu elektronowego ZEISS EVO-MA 10, na próbkach zaprawy modyfikowanej makrokapsułkami wypełnionymi polimerem. Oprócz obserwacji wykonano analizę chemiczną z wykorzystaniem detektora EDS. Obserwacje mikroskopowe i analiza chemiczna dają podstawę do oceny skuteczności procesu samoleczenia, wykazując, że pęknięcie zostało zagojone. Opisano również wstępne wyniki badań właściwości mikromechanicznych, przeprowadzonych z wykorzystaniem stolika naprężeniowego. Wymieniono także trudności związane z wykorzystaniem tej techniki badawczej. Artykuł przedstawia przydatność tego rodzaju testów dla mikrokapsułek używanych do modyfikacji materiałów samoleczących.

Słowa kluczowe:

mikroskop optyczny, elektronowy mikroskop skaningowy, stolik naprężeniowy, samoleczące tworzywa cementowe, właściwości mikromechaniczne

Bibliografia

Takagi T., "Present state and future of the intelligent materials and systems in Japan", Journal of Intelligent Material Systems and Structure, no. 10, (1999), pp. 575-581.
Google Scholar

"Polimery są materiałami przyszłości", Chemia i Biznes., no. 3, (2015), Available: https://www.chemiaibiznes.com.pl/aktualnosc/polimery-sa-materialami-przyszlosci [Accessed: 25 Nov 2019]
Google Scholar

Zwaag S. (ed), "Self-healing materials, an alternative approach to 20 centuries of materials science", Springer Series in Materials Science, vol. 100, Springer, Dordrecht 2007.
Google Scholar

Hager M.D. et al., (2010). "Self-healing materials", Advanced Materials, pp. 5424-543, https://doi.org/10.1002/adma.201003036, quoted after: Zając B., Gołebiowska I., "Procesy odtwórcze w materiałach cementowych", Inżynieria i Aparatura Chemiczna vol. 55, no. 3, (2016), pp.112-113.
Google Scholar

Rooij M. et al., State-of-the-Art Reports, Self-Healing Phenomenain Cement-Based Materials. Editors Technical Committee 221-SHC: Self-Healing Phenomenain Cement-Based Materials. Springer 2013.
Google Scholar

Tziviloglou E. et al., "Bio-based Self-healing Mortar: An Experimental and Numerical Study", Journal of Advanced Concrete Technology, vol. 15, no. 9, (2017), pp. 536-543. https://doi.org/10.3151/jact.15.536
DOI: https://doi.org/10.3151/jact.15.536 Google Scholar

Alghamri R. Kanellopoulos A. Al-Tabbaa., "Impregnation and encapsulation of lightweight aggregates for self-healing concrete", Construction and Building Materials, no. 124, (2016), pp. 910-921. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.143
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.143 Google Scholar

Qureshi T.S., Kanellopoulos A., Al-Tabbaa., "Encapsulation of expansive powder minerals within a concentric glass capsule system for self-healing concrete”, Construction and Building Materials, no. 121, (2016), pp. 629-643. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.030
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.030 Google Scholar

Al-Ansari M., et al., "Performance of modified self-healing concrete with calcium nitrate microencapsulation", Construction and Building Materials, no. 149, (2017), pp. 525-534. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.152
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.152 Google Scholar

Dong B. W. et al., "Smart releasing behavior of a chemical self-healing microcapsule in the stimulated concrete pore solution", Cement and Concrete Composites, no. 56, (2015), pp .46-50. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.10.006
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.10.006 Google Scholar

Yildirim G. et al., "A review of intrinsic self-healing capability of engineered cementitious composites: Recovery of transport and mechanical properties", Construction and Building Materials, no. 101, (2015), pp. 10-21. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.018
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.018 Google Scholar

Pobierz

Opublikowane

2020-06-30

Cited By / Share

Dudek, M. (2020) „Samoleczące tworzywa cementowe – techniki mikroskopowe”, Budownictwo i Architektura, 19(2), s. 033–040. doi: 10.35784/bud-arch.1494.