ArticlePDF Available
Ocak 2016 19
İMO İZMİR ŞUBESİ BÜLTENİ
İncelemeler
ÇİMENTO ESASLI KOMPOZİTLERİN KENDİ
KENDİNE İYİLEŞME KABİLİYETİ
Ahsanollah BEGLARIGALE, Halit YAZICI
Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Müh. Böl. Buca-İzmir
nüfuzuna sebep olablmektedr. Bu durum donatı ko-
rozyonu, çatlakların sürekl hale gelmes, çmento hd-
ratasyon ürünlernn bozulması gb br çok durabl-
te ve berabernde yapısal sorunlar yaratablmektedr.
Almanya, Kore ve ABD gb brçok gelşmş ülkelerde
altyapıların onarımı çn harcanan yıllık malyet, yen
altyapı nşaat malyetlern gerde bırakmaktadır (L
ve Herbert, 2012). Avrupada yıllık nşaat bütçesnn
yarısı onarım le lgl şler çn harcanmaktadır (Ca-
lleux ve Pollet, 2009). Ayrıca, L ve Herbert (2012)
Amerkan İnşaat Mühendsler Derneğnn öngörü-
süne dayanarak, 5 yıl çnde onarım ve güçlendrme
projelerlerne 2.2 trlyon $ bütçe gerekl olduğunu
bldrmşlerdr. Bu rakam Asya çn 2 trlyon $ olarak
öngörülmüştür. Bu durum Türkye gb gelşmekte
olan ülkeler çn gttkçe daha da önem kazanacaktır.
Doğrudan onarım malyetlerne ek olarak yapıların
vermllğnn azalması ve onarım sırasında oluşan
trafk sıkışıklığı gb sorunların sonucunda ağır eko-
nomk zararlar da ortaya çıkablmektedr (Tttelboom
and Bele, 2013). Trafk sıkışıklığının dolaylı olarak
getrdğ malyet, onarım ve bakım malyetne kıyasla
10 kat daha yüksek olableceğ tahmn edlmektedr
(Freyermuth, 2001).
Onarım ve bakım le lgl var olan sorunları ortadan
kaldırmak veya cdd br şeklde azaltmak mümkün-
dür. Doğaya bakıldığında canlılarda var olduğu gb,
kend kendne yleşme (KKİ) mekanzması güçlü ve
mantıklı br seçenek olarak brçok blmsel araştır-
maya konu olmuştur. Van Breugel (2007) sunduğu
analzde KKİ le nsan müdahales gerektren ona-
rım yöntemlern kıyaslamıştır. Şekl 1-a’da görüldü-
ğü gb normal yapılarda belrl br süre sonra yavaş
yavaş oluşan hasarlar sonucunda acl brnc onarım
şlemne gerek duyulmaktadır. Çoğu durumda 10-
15 yıl sonra knc br onarım gerekmektedr. Daha
fazla malyet le yüksek kaltel br yapı nşa edldğ
takdrde, onarımsız süre uzatılablmekte ve brnc
büyük onarım şlem erteleneblmektedr. Daha ka-
ltel br malzeme onarım ve bakım malyetn cdd
br şeklde düşürmektedr. Dğer br seçenek se ona-
rım ve bakım malyet gerektrmeyen KKİ davranışı
gösteren akıllı yapılardır. Şekl 1-b’de görüldüğü gb
zaman çnde malzeme kendn onarmakta ve böylece
onarım ve bakım malyet olmayacaktır. KKİ davra-
Özet
Düşük çekme dayanımına sahp olan çmento esaslı
kompoztlern performansını etkleyen en öneml so-
run, farklı sebeplerden dolayı oluşan mkro ve makro
çatlaklardır. Çatlakların varlığı agresf sıvı ve gazların
grşn kolaylaştırarak, donatı korozyonu gb br çok
durablte ve yapısal sorunlara yol açmaktadır. Ç-
mento esaslı yapı malzemelernde olan çatlakların
onarımı yüksek malyet ve şgücü gerektren karmaşık
br şlemdr. Trafğn yoğun olduğu öneml betonarme
köprülern, tünellern, yeraltı yapılarının veya tehl-
kel maddelern depolandığı yapıların ve dğer öneml
ve hassas yapıların onarımı oldukça zor ve bazen teh-
lkeldr. Br dğer öneml husus se, çoğu durumda
çatlakların görünür veya erşleblr olmamasıdır. Bu
bağlamda, son yıllarda kend kendne yleşme (KKİ)
yöntemler üzernde araştırmalar artmıştır. Farklı
pasf KKİ teknkler sayesnde, nsan müdahales ol-
madan, daha düşük malyet le yapıların servs ömrü
uzatılablmektedr. Erken yaşlarda reaksyona grme-
yen çmento tanecklernn hdratasyonu, C-S-H je-
lnn genleşmes veya Ca(OH)2 krstallernn karbo-
natlaşması gb mekanzmalar, klask betonlarda uzun
yıllardan ber otojen KKİ mekanzması olarak bln-
mektedr. Otojen KKİ mekanzmasının sadece çok
nce çatlakların yleştrmesnde başarılı olduğu, uzun
yıllar devam eden br mekanzma olmadığı, dış fak-
törlere çok bağlı olduğu ve mekank özellklern ger
kazanılmasında belrszlkler olduğu araştırmacılar
tarafından fade edlmektedr. Çmentolu malzemele-
rn üretm esnasında KKİ amacıyla blnçl br şeklde
kullanılablecek brçok yöntem se araştırma-gelş-
trme aşamasındadır. Çatlak genşlğn kısıtlamak,
mneral katkıların farklı kombnasyonlarda kullanı-
mı, genleşen katkıların kames, farklı çsel kürleme
teknklern uygulamak, CaCO3 üreten bakterlerden
yararlanmak ve KKİ katkıların kapsüllenmes gb
yöntemler araştırılmaktadır.
Anahtar Kelmeler: Çmento esaslı kompozt, kend-
lğnden yleşme, lf, puzolan, mkrokapsül
Grş
Betonda, çevresel koşullar veya yapısal deformasyon-
lar sonucunda oluşan çatlaklar, agresf sıvı ve gazların
Ocak 2016
20
İncelemeler
nışı gösteren betonarme yapının lk malyet yüksek
olmasına rağmen, drek onarım ve daha öncek pa-
ragraardak tartışılan dolaylı malyetlern ortadan
kaldırılmasıyla gerçek malyet düşmektedr.
Şekil 1 KKİ le nsan müdahales gerektren onarım
yöntemlern kıyaslama (Van Breugel, 2007).
Dğer öneml husus se, yeraltı yapılarında, radyoak-
tf atıkların bertarafı çn kullanılan tessler veya teh-
lkel maddelern depolandığı konteynırlarda olan
çatlakların onarımı oldukça zor ve tehlkel olabl-
mektedr (Sangadj ve Schlangen, 2012; Mhash ve
Nshwak, 2012). Ayrıca, özellkle tüneller gb yeral-
tı yapılarında, br çok durumda çatlakların görünür
veya erşleblr br yerde oluşmaması onarım mka-
nını ortadan kaldırmaktadır (Zhou vd., 2014). KKİ
yöntemler sayesnde bu sorunların ortadan kaldırıl-
ması mümkündür.
Beton yapılarında KKİ mekanzması lk olarak Fran-
sız Blmler Akadems (1836) tarafından gözlemlen-
mştr (Van Breugel, 2007). Sertleşmş betonda daha
çok hdrate olmayan çmento taneckler ve Ca(OH)2
sayesnde doğal otojen br KKİ mekanzması söz
konusudur. Wua (2012) ve daha brçok araştırmacı
otojen KKİ mekanzmasınını dört guruba ayırmıştır
(Şekl 2): (a) Kalsyum karbonat ve kalsyum hdrok-
st oluşumu (b) Çatlakların krllkler ve kırılan be-
ton parçacıkları le kapanması (c) hdrate olamayan
çmento tanecklern zaman çnde tekrar reaksyona
grmes (d) C-S-H jelnn genleşmes. Kalsyum kar-
bonat oluşması en öneml mekanzmadır.
Şekil 2 Otojen KKİ mekanzmaları (Schlangen,
2010).
Whte vd. (2001) Nature dergsnde yayınladığı ma-
kaleden sonra KKİ davranışı gösteren malzemelere
(çoğu polmer esaslı kompoztler) lg hızla artmıştır
(Tttelboom ve Bele, 2013). 1969-2012 yılları arası
KKİ mekanzması ve yöntemler le lgl blmsel ya-
yınların sayısı Şekil 3-a’da sunulmuştur (Tittelboom
ve Belie, 2013). Beton ve genel olarak çimento esaslı
kompozitlerde KKİ mekanizması ile ilgili yayınlanan
bilimsel çalışmalar ise son 15 yıl içerisinde ciddi bir
şekilde artmıştır. Li ve Herbert (2012) Google Scholar
on-line istatistiğine dayanarak, 2001-2011 yılları
arası betonda KKİ mekanizması ile ilgili yayınların
artmasına dikkat çekmişlerdir (Şekil 3-b). 2001 yılı
sonrası çimento esaslı kompozitlere yönelik KKİ
yöntemleri güçlendirilmiş veya geliştirilmiştir. Otejen
KKİ mekanizması ince çatlakların bloke edlmesne
kaktı sağlamaktadır ve dayanım le lgl br yleştr-
me kapastes yoktur. Ayrıca uzun yıllar devam eden
br süreç değldr. Br başka değşle, reaksyona grme-
yen çmento taneckler daha çok yen yapılarda sıkça
bulunablmektedr ve çatlağı tamamen doldurable-
cek mktarda da olmayablr, C-S-H jelnn genleşme
davranışı göstereblme htmal se yüksek ve ayrıca
stkrarlı br mekanzma değldr. Kalsyum karbonat
oluşma se uzun yıllar devam eden br mekanzma ol-
masına rağmen, zaman geçtkçe kapaste düşmekte-
dr. Üstelk otojen KKİ mekanzması kontrol edleblr
ve öngörüleblr br durum değldr.
Şekil 3 a) KKİ le lgl blmsel yayın sayıları a)
Polmer esaslı kompoztler ve dğer malzemelerde
(Tttelboom ve Bele, 2013) b) Çmento esaslı kom-
poztlerde ( L ve Herbert, 2012)
Ocak 2016 21
İMO İZMİR ŞUBESİ BÜLTENİ
İncelemeler
• Otojen KKİ mekanizmanın geliştirme
yöntemleri
Yapılan br çok çalışmada, otojen KKİ mekanz-
ması farklı yöntemler le gelştrlmeye çalışılmış-
tır. Bazı araştırmacılar kalsyum karbonat oluşu-
munu sürekl hale getrlmes çn, CaCO3 üreten
bakterilerini kullanmışlardır (Jonkers, 2007; Jonkers
vd. 2010; Jonkers, 2011). Özetle, bu yöntemde
bakteriler ve onları besleyecek özel besinler karışıma
ilave edilmektedir. Çatlak oluşumu durumunda
bakteriler kalsiyum karbonat oluştururarak çatlağın
geçirimliliğini düşürmektedir. Bakteriler oluşan
kalsiyum karbonatlara gömüldüğünde ölebilmekte,
besinin bitmesi veya ulaşılamaması halinde işlevlerini
yitirmektedirler (Tittelboom ve Belie, 2013). Çok
sayıda bilimsel araştırmaya muhtaç bir yöntemdr.
Otojen KKİ mekanzmanın kapastesn arttıracak
dğer yöntem se çatlak genşlğn kısıtlamasıdır. Tt-
telboom ve Bele (2013) otojen KKİ mekanzmanın
etknlğ kısıtlanmış veya kapanmış çatlaklarda daha
fazla olduğunu vurgulamışlardır. Uzun yıllar blnen
kısa keslmş çelk ve polmer kökenl l er sayesnde
çatlağın köprülenmes sağlanablmektedr. Köprüle-
me sonucunda çatlağın yayılması ve genşlğ kontrol
edleblr halde gelmektedr. L  betonların amacı
daha çok çekme dayanımı ve süneklğ arttırmak olsa
da, otojen KKİ mekanzması çn de büyük avantajlar
sağlamaktadır (Nshwak vd., 2012).
Şekil hafızalı alışımlar ve polimerlerin kullanımı da
çatlak genişliğini kısıtlayabilmektedir. Bu yöntemde
çatlak oluşumu engellenememektedir. Çimento esaslı
bir malzeme içine gömülü şekil hafızalı alışım veya
polimer belirli bir sıcaklığa maruz bırakıldığında
yüksek elastik davranış sayesinde çatlak genişliğini
azaltabilmekte veya tamamen kapatmaktadır (Kuang
ve Ou, 2008).
Reaksyona grmemş çmento taneckler veya pu-
zolanlar gb mneral katkıların mktarı arttıkça, KKİ
mekanzmanın kapastes artablmektedr. Özellkle
doğal veya yapay puzolanların brçok avantajları yıl-
lardır blnmektedr. Br çok araştırmacı puzolanların
daha geç reaksyon grme özellklernden faydala-
narak, otojen KKİ mekanzmanı güçlendrmşlerdr
(Lu vd., 2005; Şahmaran vd., 2008; Termkhajornkt
vd., 2009; Lu vd., 2011; Şahmaran vd., 2013). Ayrıca
brçok araştırmacı çatlaklarda krstalleşme yapablen
katkıları önermşlerdr. Bu bağlamda etrenjt üre-
ten veya genleşme özellğ olan katkılar kullanılmış-
tır (Ksh vd., 2007; Ahn ve Ksh, 2010; Ssomphon
vd., 2012; Ssomphon vd., 2013). Çatlak oluştuğunda
krstalleşme meydana gelerek, geçrmszlğ artmak-
tadır. Ancak agrega-matrs geçş bölgesnde mkro
çatlak oluşumu gb olumsuz etklernden dolayı yön-
temnn bazı sakıncaları vardır (Tttelboom ve Bele,
2013).
• Kapsül esaslı KKİ mekanizması
Kapsülleme yöntemi, son yıllarda yüksek potansiyeli
olan bir KKİ yöntemi olarak öne çıkmaktadır.
Polimer esaslı veya diğer KKİ ajanlar farklı yöntemler
ile kapsülleşebilmektedirler. Bu yöntem polimer
esaslı kompozitlerde bir çok araştırmacı tarafından
araştırılmış, çimento esaslı kompozitlerde (özellikle
mikrokapsülasyon yöntemi) ise çok az sayıda
araştırma yapılmıştır. Dry tarafından betonda ilk
denemeler, silindirik makrokapsüllerden yararlanarak
yapılmıştır. (Dry, 1990; Dry, 1994; Dry ve McMillan,
1996; Dry, 2000). Herhangi bir çatlak oluştuğu
durumunda kapsül kırılmakta ve KKİ ajanı oluşan
çatlağın içinde yayılmaktadır (Şekil 4). KKİ malzemesi
özelliklerine bağlı olarak , matris içine gömülü ikinci
bileşen, hava, nem veya matris ile reaksiyona girerek
çatlağı iyileştirebilmektedir (Tittelboom ve Belie,
2013). Özellikle polimer kökenli KKİ ajanları geçrm-
szlğ arttırmanın yanı sıra çatlak oluşma sonucunda
mekank özellklerde düşüşü de yeleştreblmektedr.
Genel olarak KKİ malzemeler küresel mkrokapsül-
lerde veya slndrk makrokapsüllerde (tüp veya ç
boş l er) kapsülleneblmektedr. İk yöntem arasın-
da büyük farklar olmasına rağmen, çalışma prensp
olarak brbrne benzemektedr. Slndrk makro-
kapsüller gömüldüğü matrsn mekank özellklern
olumsuz etklemektedr (Tttelboom ve Bele, 2013).
Öte yandan slndrk makro boyutta kapsül kırıldık-
tan sonra matrs çnde büyük br boşluk olarak ka-
lacaktır. Ek olarak, slndrk veya lf geometrsnde
olduğu çn yönlenme faktörü ortaya çıkablmektedr
(L ve Herbert, 2012). Küresel mkrokapsüllern mk-
ro boyutta oldukları çn matrsn mekank özellkle-
rn büyük oranda etklememektedr (Tttelboom ve
Bele, 2013). Ayrıca mkrokapsüller daha homojen br
şeklde matrs çnde dağılablmekte ve şleneblrlğ
olumsuz etklememektedr.
Şekil 4 Kapsül esaslı KKİ mekanzması.
Kısa keslmş lf kullanımı le çatlağın kısıtlanması
Betonda kısa keslmş l ern kullanımı çatlak yayı-
lımını kontrol edeblmektedr. Daha öncede belrtl-
dğ gb, otejen KKİ mekanzması küçük genşlkl
Ocak 2016
22
İncelemeler
çatlaklarda daha başarılı olablmektedr (Nshwak
vd., 2012). Bu sebepten dolayı farklı lern kullanımı
çatlak genşlğn kısıtlayarak (Şekl 5-a), otojen KKİ
mekanzmasına büyük oranda katkı sağlamaktadır
(Kuneda vd. 2012). Kısıtlanan çatlakta reaksyona
grmemş taneckler (çmento veya mneral katkı) su-
yun var olduğu durumda reaksyona grerek, çatlak
boyunca yen ürünler oluşmaktadır. Ayrıca kalsyum
karbonat oluşumu kısıtlanmış çatlakları daha kolay
kapatablmektedr. Çmento esaslı l kompoztlerde
KKİ mekanzması br kaç araştırmacı tarafından araş-
tırılmıştır (L vd., 1998; Ramm ve Bscopng, 1998; L
ve L, 2011; Homma vd., 2009; Nshwak vd., 2012).
Yapılan çoğu araştırmalar ECC (engneered cemen-
ttous composte) malzemeler üzernde olup, daha
çok poletlen, pol vnl alkol, etlen vnl alkol, pola-
setal, ve polproplen ler ncelenmştr. Ler saye-
snde çatlak genşlkler (<0.1 mm) kıstlanarak, belirli
bir su kürü sonrası otojen KKİ mekanizması devreye
girmiştir. Ca yonları PVA lern üzernde depola-
narak, KKİ potansyeln arttırmaktadırlar (Homma
vd., 2009). Nshwak vd. (2012) yaptıkları deneysel
çalışmada lfn kmyasal özellklernn yanısıra olu-
şan çalağın geometrs, pürüzlülüğü, karmaşıklığı ve
sürekllğ otojen KKİ kablyetn etkledğn rapor
etmşlerdr.
Şekil 5 a) KKİ yöntem olarak çatlak genşlğnn kı-
sıtlanması b) KKİ yöntem olarak puzolan kullanımı
(Tttelboom ve Bele, 2013).
Puzolan içeren çimento esaslı kompozitlerde KKİ
mekanizması
Uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufu (YFC) gb pu-
zolanlar beton ve genel olarak çmento esaslı kompo-
ztlerde büyük oranda kullanılmaktadırlar. Günümüz-
de UK ve YFC kamesnn beton çn br çok avantaj
sağlaması blnmektedr. Özellkle UK’nın reaksyonu
çok daha yavaş olduğu çn, yıllar geçmesne rağmen
reaksyona grememş puzolan taneckler matrs çn-
de kalablmektedr (Tttelboom ve Bele, 2013). Puzo-
lanların bu özellkler sayesnde KKİ mekanzması
çn büyük avantajlar sağlayablmektedrler. Herhang
br çatlak oluştuğu zaman var olan puzolan taneck-
ler, su ve kalsyum hdrokst le reaksyon sonucun-
da C-S-H gel oluşablmektedr (Şekl 6-b). Çatlağın
oluştuğu zaman puzolan tanecklernn fazla olması
KKİ mekanzmasını güçlendreblmektedr. UK ve
YFC çeren çmentolu kompoztlern KKİ mekanz-
ması bazı araştırmacılar tarafından ncelenmştr
(Şahmaran vd., 2013; Hyun vd., 2012; Şahmaran vd.,
2008; Termkhajornkt vd., 2009; Lu vd., 2005; Lu ve
Zuo, 2011). Şahmaran vd. (2008) yaptıkları deneysel
çalışmada çmentonun br kısmı yerne UK kame-
snn kendlğnden yerleşen betonların KKİ meka-
nzmasında çok etkl olduğunu rapor etmşlerdr.
Puzolan sonucunda oluşablecek KKİ mekanzması
suyun varlığına, ortam sıcaklığına, puzolan kame
oranına, puzolanın kmyasal ve fzksel özellklerne
bağlıdır. Genel olarak puzolan kame oranı arttıkça,
KKİ mekanzmanın kapastes artmaktadır. Yapılan
çalışmalarda puzolan kullanımı br yöntem olarak
araştırılmıştır, dğer yöntemler le brlkte performan-
sı araştırmalar nadren konu olmuştur. Özellkle mk-
rokapsüllern ve puzolanların brlkte kullanımı hak-
kında yapılan br çalışmaya rastlanmamaktadır.
Mkrokapsül esaslı KKİ yöntem
Katı, sıvı veya gaz halnde olan aktf maddeler dış
etklerden korumak amacıyla mkrokapsülasyon yön-
tem yaygın olarak kullanılmaktadır. İç veya çekirdek
malzeme olarak adlanan herhang br aktf malzeme
uygun olan teknkler le farklı br malzeme çnde
kapsüllenmektedr (Dubey vd., 2009). İç malzemey
çevreleyen malzeme se dış kaplama veya duvar ola-
rak adlandırılmaktadır (Göde ve Kepabçı, 2013). Şekl
6-a’ da br mkrokapsül şematk olarak sunulmuştur.
Mkrokapsülasyon yöntem karbonsuz kopyalama ka-
ğıtları üretm, yapıştırıcılar, laç, gıda, kozmetk gb
brçok sektörde kullanılmaktadır. Mkrokapsülasyon
teknğ nşaat sektörnde de farklı alanlarda kullanıl-
mıştır (Boštjan ve Šumga, 2008). Yangın, genleşme
ve donma-çözülmeye karşı drenc arttırmak, çmen-
to hdratasyonunun sıcaklığını düşürmek ve ses yalı-
tım gb amaçlarla kullanılmıştır (Boštjan ve Šumga,
2008).
Brown vd. (2001) Nature dergsnde yayınladıkları
çalışmada, polmer esaslı kompoztlerede mkrokap-
sülasyon yöntemn br KKİ teknğ olarak gelştrmş-
lerdr. Bu yöntemde çekrdek malzeme olarak br KKİ
ajanı kapsüllenmektedr. Çatlağın oluşması le mk-
rokapsül kırılmakta (Şekl 6-c) ve KKİ ajanı kılcallık
etks le çatlak yüzeyne dağılmaktadır. Polmer esaslı
kompozte gömülü br katalzatör le polmerzasyon
reaksyonu meydana gelmektedr (Şekl 6-b). Araştır-
macılar bu yöntemn dğer kırılgan malzemelerde de
kullanılableceğn açıklamışlardır (Brown vd., 2001).
Bu çalışma sonrası mkrokapsül esaslı KKİ yöntem
Ocak 2016 23
İMO İZMİR ŞUBESİ BÜLTENİ
İncelemeler
polmer esaslı malzemelerde brçok araştırmacı tara-
fından daha fazla gelştrmeye çalışılmıştır.
Çimento esaslı kompozitlerde ise mikrokapsülasyon
yöntemi bazı araştırmacılar tarafından bir KKİ tekniği
olarak ele alınmıştır (Wang vd., 2014; Gilford vd.,
2014; Zhang vd., 2013; Pelleter vd., 2011; Calleux ve
Pollet, 2009; Kaltzakorta ve Erkza, 2011; Feng vd.,
2008). Yapılan çalışmalarda farklı çekrdek ve duvar
malzemeler kullanılmıştır. Kapsül esaslı KKİ yön-
temlernde, kapsüllenen KKİ ajanın özellklerne bağ-
lı olarak; 1) nem veya hava (Şekl 7-a) 2) matrs (Şekl
7-b) 3) matrs çne gömülü knc br malzeme (Şekl
7-c) 4) kapsüllenmş knc br malzeme (Şekl 7-d) le
temas halnde reaksyon gerçekleşeblmektedr (Tt-
telboom ve Bele, 2013). Bazı durumlarda reaksyon
ısıtma şlem le de gerçekleşeblmektedr (Şekl 7-a).
Şekil 6 a) Mkrokapsülün şematk çzm b) KKİ
ajanın çatlağa yayılma mekanzmanın şematk çzm
(Blaszk vd. 2010) c) Polmer esaslı br kompoztte
kırılmış br mkrokapsül (Brown vd. , 2001).
İç malzeme olarak kullanılacak KKİ ajanın viskozitesi
optimum olması gerekmektedir. Çok viskoz olması
durumunda çatladığın tüm yüzeyine ulaşamayacak.
Öte yandan ajanın çok düşük viskoziteye sahip
olması, çatlağın dışına çıkma veya matris tarafından
adsorbe olma riskini arttırmaktadır (Zhou vd., 2014;
Tittelboom ve Belie, 2013). Ayrıca ajanın raf ömrünün
uzun olması, KKİ sonrası mekanik ve kimyasal
etkilere dirençli olması ve kür süresinin çok uzun
olmaması önemlidir (Zhou vd., 2014; Tittelboom ve
Belie, 2013). Dicyclopentadiene (DCPD), sodyum
slkat (cam suyu), tek ve k bleşenl epoks reçneler
ve metlmetakrlat gb malzemeler KKİ ajanı olarak
çmento esaslı kompoztlerde kullanılmıştır. Her br
KKİ ajanının olumlu ve olumsuz yönler araştırmacı-
lar tarafından tartışılmıştır.
İki bileşenli ajanlarda, birinci bileşenin ikinci
bileşene oranı genellikle kontrol dışı bir durumdur.
Özellikle epoksi reçinelerde polimirezasyonun tam
gerçekleşmesi için bu oranın sabit olması önemli bir
faktördür. Öte yandan iki bileşenli malzemelerin daha
uzun bir süre kapsül içersinde bozulmadan kalması
muhtemeldr. Tek bleşenl ajanların knc br bleşe-
ne htyaç duymadıkları çn daha uygun KKİ ajanlar
olableckler düşünülmektedr. Bu durumda, çatlak
oluştuğu zaman mkrokapsül kırılarak tek bleşenl
ajan çatlağın çne yayılacak ve sertleşme matrs, hava
veya su (nem) le gerçekleşecek. Cam suyu çmento
matrsnde bulunan kalsyom hdrokst le reaksyo-
na grerek C-S-H oluşturablmektedr (Glford vd.,
2014). Tek bleşenl ajanların raf ömrü hakkında lte-
ratürde yeterl blg yoktur. Sodyum slkat Glford vd.
(2014) tarafından kapsüllenmesne rağmen, çmento
esaslı kompoztlerde davranışı hakkında kapsamlı br
çalışma yürütmemşlerdr.
Şekil 7 KKİ ajanların yayılma sonrası farklı reaksyon
mekanzmaları (Tttelboom ve Bele, 2013).
Mkrokapsülasyon yöntemne bağlı olarak kaplama
veya duvar malzemes farklı olablmektedr. KKİ tam
olarak gerçekleşmes çn duvarın fzksel, mekank
ve kmyasal özellkler çmento esaslı malzemeler
le uyumlu olmalıdır. Mkrokapsülün çapın büyük
olması matrsn mekank özellklern olumsuz etk-
leyeblr. Öte yandan çok küçük olması yeterl KKİ
ajanın kapsüllenememe rskn arttırmaktadır. Dola-
yısıyla çapın optmum büyüklükte olması sağlanma-
lıdır. Ayrıca duvarın fazla kalın veya çok nce olması
da performansı negatf etkleyeblmektedr. Çok nce
olduğunda hazırlama ve döküm esnasında kırıla-
blmektedr. Çok kalın üretldğnde se çatlak oluş-
tuğunda kırılmama rsk bulunmaktadır (Zhou vd.,
2014). Duvarın kmyasal olarak matrs le uyumlu ol-
ması, mkrokapsülün yıllarca bozulmadan stabl kal-
masını sağlayablmektedr. Duvar ve matrs arasında
Ocak 2016
24
İncelemeler
aderansın güçlü olması gerekmektedr. Duvar-matrs
aderansı düşük olduğu takdrde, çatlak arayüzeyden
lerleyecek ve böylece mkrokapsül kırılayamacaktır
(Zhou vd., 2014). Üre-formaldehd (Glford vd., 2014;
Zhang vd., 2013) , polüretan (Pelleter vd., 2011), po-
lüre reçne (Xng and N, 2009) ve slka jel (Yang vd.,
2011) duvar malzemes olarak çmento esasl kompo-
ztlere uyumlu oldukları görülmüştür. Özellkle slka
jel çmeto matrs le daha güçlü br bağ oluşturduğu
tahmn edlmektedr (Zhou vd., 2014).
• Mkrokapsülleme yöntemleri
Mkrokapsülleme teknkler genel olarak beş guruba
ayrılmaktadır (Boštjan ve Šumga, 2008): 1) Mekank
metodlar (sprey kurutma vb.) 2) Koaservasyon 3) Po-
lmerzasyon yöntemler 4) In-stu polmerzasyonu
5) Arayüzey polmerzasyonu
Çimento esaslı kompozitlerde, KKİ olarak kullanılan
mikrokapsüller daha çok polimerizasyon yöntemleri
ile üretilmişlerdir. Polimerizasyon yöntemleri daha
basit ve ucuz bir teknk olarak blnlmektedr. (Sama-
dzadeh vd., 2010).
Sonuç
Çimento esaslı malzemelerin kendi kendine iyileşme
(KKİ), böylece zamanla oluşan çatlakları kapatma
potansiyelleri mevcuttur. Bu konuda D.E.Ü. İnşa-
at Mühendslğ Yapı Malzemesi Anabilim Dalında
uygulamalı bir doktora tez çalışması yürütülmektedir.
Yapılacak bu vb. çalışmalar ile Betonda KKİ
mekanizmasının geliştirilebileceği ve gelecekte
çatlamış betonun bu çatlakları kendi kendine kapatma
kabiliyetinin daha belirgin ve ölçülebilir bir hale
geleceği düşünülmektedir. Beton teknolojisindeki
araştırmalar ve yenilikler durmaksızın devam
etmektedir.
Kaynaklar
Ahn, T.H., Ksh, T. 2010. “Crack self-healng behavour
of cementtous compostes ncorporatng varous mne-
ral admxtures. J Journal of Advanced Concrete Techno-
logy, 8, 171–186.
Aydın, S. 2013. “A ternary optmsaton of mneral ad-
dtves of alkal actvated cement mortars” Constructon
and Buldng Materals, 43,131–138.
Aydın, S., Yazıcı, H., Yardımcı M., Yğter, H. 2010.
“Eect of Aggregate Type on the Mechancal Propertes
of RPC” ACI Materals Journal ,107(5), 441-449.
Blaszk, B.J., Kramer, S.L.B., Olugebefola, S.C., Moore,
J.S., Sottos, N.R., Whte, S.R. 2010. “Self-Healng Poly-
mers and Compostes” Annual Revew of Materals Re-
search, 40, 179-211.
Boh, B., Šumga, B. 2008. “Mcroencapsulaton techno-
logy and ts applcatons n buldng constructon mate-
rals RMZ – materals and geoenvronment” 55(3), 329-
344.
Brochu, ABW., Evans, GA., Rechert, WM. 2014. “Mec-
hancal and cytotoxcty testng of acrylc bone cement
embedded wth mcroencapsulated 2-octyl cyanoac-
rylate” J Bomed Mater Res B Appl Bomater, 102(1),
181–189.
Brown, EN., Kessler, MR., Sottos, NR., Whte, SR. 2003.
“In stu poly(urea-formaldehyde) mcroencapsulat-
on of dcyclopentadene.” J. Mcroencapsulaton, 20(6),
719–730.
Calleux, E., Pollet, V. 2009. “Investgatons on the deve-
lopment of self-healng propertes n protectve coatngs
for concrete and repar mortars” In Proceedngs of 2nd
Internatonal Conference on Self Healng Materals, Ch-
cago, USA.
Calleux, E., Pollet, V. 2009. “Investgatons on the deve-
lopment of self-healng propertes n protectve coatngs
for concrete and repar mortars” Proceedngs of 2nd In-
ternatonal Conference on Self Healng Materals, Ch-
cago, 120.
Dry, C. 1990. “Alteraton of matrx permeablty, pore
and crack structure by the tme release of nternal che-
mcals” Proceedngs of advance n cementtous mater-
als. Amercan Ceramc Socety: Gathersbury, Maryland,
729–68.
Dry, C. 1994. “Matrx crackng repar and fllng usng
actve and passve modes for smart tmed release of che-
mcals from fbers nto cement matrces” Smart Mater-
als and Structures, 3(2),118–23.
Dry, C. 2000. “ree desgn for the nternal release of
sealants, adhesves and waterproofng chemcal nto
concrete to release” Cement and Concrete Research,
30(12),1969–77.
Dry, C., McMllan, W. 1996. “ree-part methylmethac-
rylate adhesve system as an nternal delvery system for
smart responsve concrete” Smart Materals and Structu-
res, 5(3):297–300.
Dubey, R., Sham, T.C., Rao, K.U. B. 2009. “Mcroencap-
sulaton Technology and Applcatons” Defence Scence
Journal, 59(2), 82-95.
Feng, X., Zhuo, N., Nngxu, H., Bqn, D., Xuexao, D.,
Zhan, H., Mng, Z. 2008. “Self-healng mechansm of
a novel cementtous composte usng mcrocapsules
Proceedngs of Internatonal Conference on Durablty
of Concrete Structures, Hangzhou, Chna.
Freyermuth, C.L. 2001. “Lfe-cycle cost analyss for large
segmental brdges” Concrete Int., 23(2), 89-95.
Glford, J., III, Hassan, M., Rupnow, T., Barbato, M.,
Ocak 2016 25
İMO İZMİR ŞUBESİ BÜLTENİ
İncelemeler
Okel, A., Asad, S. 2014. ”Dcyclopentadene and So-
dum Slcate Mcroencapsulaton for Self-Healng of
Concrete” Journal of Materals n Cvl Engneerng,
26(5), 886–896.
Göde, F., Kebapç, K. 2013. “Gül Kokusu İçeren Mkro-
kapsüller” Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler
Ensttüsü Dergs 17(2), 32-35.
Homma, D., Mhash, H., Nshwak, T. 2009. “Self-hea-
lng capablty of fbre renforced cementtous compo-
stes” Journal of Advanced Concrete Technology, 7(2),
217–228.
Jonkers, H. M. 2011. “Bactera-based self-healng conc-
rete” Heron, 56(1/2), 1-12.
Jonkers, H. M.,  jssen, A., Muyzer, G., Copuroglu,
O. and Schlangen, E., 2010. “Applcaton of bactera as
self-healng agent for the development of sustanable
concrete.” Ecologcal Engneerng, 36, 230-235.
Jonkers, H.M., 2007. “Self healng concrete: A bologcal
approach. Self Healng Materals: An Alternatve Appro-
ach to 20 Centures of Materals Scence. Edtör: van der
Zwaag, S. Netherlands: Sprnger.
Kaltzakorta, I., Erkza, E. 2011. “Slca mcrocapsules
encapsulatng epoxy compounds for self-healng cemen-
ttous materals” In Proceedngs of 3rd Internatonal
Conference on Self Healng Materals, Bath, UK, 27–29.
Ksh, T., Ahn, T.H., Hosoda, A., Suzuk, S., Takaoka, H.
2007. “Self-healng behavour by cementtous recrys-
tallzaton of cracked concrete ncorporatng expansve
agent” Proceedngs of 1st Internatonal Conference on
Self Healng Materals, Noordwjk aan Zee,  e Nether-
lands, 18–20.
Kuang, Y., Ou, J. 2008. “Self-reparng performance of
concrete beams strengthened usng superelastc SMA
wres n combnaton wth adhesves released from hol-
low fbers” Smart Materals and Structures, 17, 1–7.
Kuneda, M., Choonghyun, K., Ueda, N., Nakamura, H.
2012. “Recovery of protectve performance of cracked
ultra hgh performance-stran hardenng cementtous
compostes (UHP-SHCC) due to autogenous healng”
Journal of Advanced Concrete Technology, 10, 313-322.
L, M., L, V.C. 2011. “Crackng and healng of engne-
ered cementtous compostes under chlorde envron-
ment.” ACI Materals Journal, 108, 333–340.
L, V. C., Herbert, E. 2012. “Robust Self-Healng Conc-
rete for Sustanable Infrastructure” Journal of Advanced
Concrete Technology, 10, 207-218.
L, V. C., Lm, Y. M., Chan, Y-W. 1998. “Feasblty study
of a passve smart self-healng cementtous composte
Compostes- Part B, 29(6), 819-827.
L, W., Jang, Z., Yang, Z., Zhao, N., Yuan, W. 2013.
“Self-Healng E cency of cementtous materals con-
tanng mcrocapsules flled wth healng adhesve: me-
chancal restoraton and healng process montored by
water absorpton” PLoS ONE, 8(11): e81616.
Lu, S., Zuo, M. 2011. “In uence of slag and  y ash on
the self-healng ablty of concrete” Advanced Materals
Research, 306–307, 1020–1023.
Lu, X.-Y., Yao, W., Zheng, X.-F., Wu, J.-P. 2005. “Expe-
rmental study on self-healng performance of concrete”
Journal of Buldng Materals, 2, 184–188.
Mhash, H. Nshwak, T. 2012. “Development of eng-
neered self-Healng and self-reparng concrete- state-
of-the-art report” Journal of Advanced Concrete Tech-
nology ,10, 170-184.
Na, S. H., Hama, Y., Tanguch, M., Katsura, O., Sagawa,
T., Zakara, M. 2012. “Expermental nvestgaton on
reacton rate and self-healng ablty n  y ash blended
cement mxtures” Journal of Advanced Concrete Tech-
nology, 10, 240-253.
Nshwak, T., Koda, M., Yamada, M., Mhash, H., K-
kuta, T. 2012. “Expermental study on self-healng capa-
blty of FRCC usng d erent types of synthetc fbers”
Journal of Advanced Concrete Technology, 10, 195-206.
Nshwak, T., Kwon, S., Homma, D., Yamada, M., M-
hash, H. 2014. “Self-Healng Capablty of Fber-Ren-
forced Cementtous Compostes for Recovery of Water-
tghtness and Mechancal Propertes” Materals, 7(3),
2141-2154.
Pelleter, M., Brown, R., Shukla, A., Bose, A. 2011. “Self
healng concrete wth a mcroencapsulated healng
agent” Unversty of Rhode Island, Kngston, RI, USA.
Ramm, W., Bscopng, M. 1998. “Autogenous healng and
renforcement corroson of water-penetrated separaton
cracks n renforced concrete” Nuclear Engneerng and
Desgn,179(2), 191–200.
Samadzadeh, M., S. Hatam Boura, S., Pekar, M., Ka-
srha, S.M., Ashraf, A. 2010. “A revew on self-healng
coatngs based on mcro/nanocapsules” Progress n Or-
ganc Coatngs, 68(3),159–164.
Sangadj, S., Schlangen, E. 2012. “Self Healng of conc-
rete structures - novel approach usng porous network
concrete” Journal of Advanced Concrete Technology,10,
185-194.
Schlangen, E. 2010. “Sel ealng of Engneered Cement-
tous Compostes (ECC) n concrete repar system” Mas-
ter  ess, Del Unversty of Technology.
Ssomphon, K., Çopuroğlu, O., Koenders, E.A.B. 2012.
“Self-healng of surface cracks n mortars wth expans-
ve addtve and crystallne addtve” Cement & Concrete
Compostes , 34(4), 566–574.
Ocak 2016
26
İncelemeler
Ssomphon, K., Çopuroğlu, O., Koenders, E.A.B. 2013.
“Eect of exposure condtons on self healng behavour
of stran hardenng cementtous compostes ncorpora-
tng varous cementtous materals” Constructon and
Buldng Materals, 2013, 42, 217–224.
Solman, AM., Nehd, ML. 2011. “Eect of dryng cond-
tons on autogenous shrnkage n ultra-hgh performan-
ce concrete at early-age” Materals and Structures 44(5),
879–99.
Şahmaran, M., Keskin, S.B., Ozerkan, G., Yaman,
I.O. 2008. “Self-healing of mechanically-loaded self
consolidating concretes with high volumes of y ash.
Cement and Concrete Composites, 30(10), 872–879.
Şahmaran, M., Yıldırım, G., Erdem, T. K. 2013.
“Self-healing capability of cementitious composites
incorporating dierent supplementary cementitious
materials” Cement and Concrete Composites, 35(1),
89–101.
Termkhajornkt, P., Nawa, T., Yamashro, Y,; Sato, T.
2009. “Self-healng ablty of y ash-cement systems. Ce-
ment and Concrete Compostes, 31, 195–203.
Termkhajornkt, P., Nawa, T., Yamashro, Y., Sato, T.
2009. “Self-healng ablty of y ash-cement systems”
Cement and Concrete Compostes, 31(3), 195–203.
Tttelboom K. V., Bele, N. D. 2013. “Self-healng n
cementtous materals—a revew materals” Materals,
6(6), 2182-2217.
van Breugel, K. 2007. “Is there a market for selealng
cement-based materals” Proceedngs of the Frst Inter-
natonal Conference on Self-healng Materals, Noor-
dwjk aan zee, the Netherlands.
Wang, J.Y., Soens, H., Verstraete, W., De Bele, N. 2014.
“Self-healng concrete by use of mcroencapsulated bac-
teral spores” Cement and Concrete Research, 56, 139–
152.
Whte, S.R., Sottos, N.R., Geubelle, P.H., Moore, J.S.,
Kessler, M.R., Srram, S.R., Brown, E. N., Vswanathan,
S. 2001. “Autonomc healng of polymer compostes” Na-
ture, 2001;409, 794-797.
Wong, ACL., Chlds, PC., Berndt, R., Macken, T., Peng,
GD., Gowrpalan, N. 2007. “Smultaneous measurement
of shrnkage and temperature of reactve powder concre-
te at early-age usng fbre Bragg gratng sensors” Cement
& Concrete Compostes, 29(6), 490–497.
Wu, M., Johannesson B., Geker M. 2012. “A revew:
Self-healng n cementtous materals and engneered
cementtous composte as a self-healng materal” Cons-
tructon and Buldng Materals, 28(1), 571–583.
Xng, F., N, Z. 2009. “A self reparng concrete conta-
nng mcrocapsules of polyurea resn and producng
method thereof” WO Patent 2009,140836.
Yang, J, Keller, MW., Moore, JS., Scott R., Whte, SR.,
Sottos, NR. 2008. “Mcroencapsulaton of Isocyanates
for Self-Healng Polymers” Macromolecules, 41(24),
9650-9655.
Yang, Z., Hollar, J., He, X., Sh, X. 2011. “A self-healng
cementtous composte usng ol core/slca gel shell
mcrocapsules” Cement and Concrete Compostes,
33(4), 506–512.
Yazıcı, H., Yardımcı M., Aydın, S., Karabulut, A. 2009.
“ Mechancal propertes of reactve powder concrete
contanng mneral admxtures under derent curng
regmes” Constructon and Buldng Materals, 23,(3),
1223–1231.
Yazıcı, H., Yardımcı M., Yğter, H., Aydın, S., Türkel, S.
2010. ”Mechancal propertes of reactve powder conc-
rete contanng hgh volumes of ground granulated blast
furnace slag” Cement and Concrete Compostes, 32 (8),
639-648 .
Yğter, H., Aydın, S., Yazıcı, H., Yardımcı M. 2012. “
Mechancal performance of low cement reactve powder
concrete (LCRPC)” Compostes Part B: Engneerng,
43(8), 2907–2914.
Yldrm, G., Şahmaran, M., Balckanl, M., Ozbay, E.,
Lachem, M. 2015a. “Inuence of crackng and healng
on the gas permeablty of cementtous compostes”
Constructon and Buldng Materals, 85(15), 217–226.
Yldrm, G., Alyousf, A., Sahmaran, M., Lachem M.
2015b. “Assessng the self-healng capablty of cemen-
ttous compostes under ncreasng sustaned loadng”
http://dx.do.org/10.1680/adcr.14.00111.
Yldrm, G., Sahmaran, M., and Ahmed, H. 2015c.
”Inuence of Hydrated Lme Addton on the Self-He-
alng Capablty of Hgh-Volume Fly Ash Incorporated
Cementtous Compostes” Journal of Materals n Cvl
Engneerng, 27(6), 04014187.
Yoo, DY., Shn, HO., Yang, JM., Yoon, YS. 2014. “Mate-
ral and bond propertes of ultra hgh performance fber
renforced concrete wth mcro steel fbers. Compostes
Part B: Engneerng, 58,122–33.
Zhang, M., Han, N., Xng, F., Wang, X., Schlangen, E.
2013. “Evaluaton of a mcrocapsule based self-healng
system for cementtous materals” Internatonal Confe-
rence on Self Healng Materals (ICSHM2013), 216-219.
Zhou, S., Zhu, H., Yan, Z. 2014. “e materals, theores
and experments of mcrocapsule self-healng method-a
revew” Tunnelng and Underground Constructon GSP
242, 195-204.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
In this study, microcapsules with gelatin and gum arabic shell and essence of rose core material were prepared by complex coacervation. The effects of the parameters such as core material type, essence brand, polymer ratio, surfactant quantity and type, cross-linker quantity and type, mixer quantity and type, pH of solution and processes time on microencapsulation were investigated. Essence rose as the most suitable core material, glutaraldehyde as the most suitable cross-linker and 1:1 as the most suitable polymer ratio were determined for flavor microcapsule production. Morphology and formation of microcapsules were investigated by optical microscope and scanning electron microscopy (SEM). In addition fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis were carried out to explain the microencapsulation of rose essence and investigate the microcapsule structure chemically
Article
Full-text available
A new strain hardening cementitious composite with a dense matrix, Ultra High Performance-Strain Hardening Cementitious Composites (UHP-SHCC), has been developed. This material combines excellent protective performance with a significantly higher tensile strength and strain hardening at tensile strength. Further, the material has controlled fine cracks (less than 30 microns). A low water to binder ratio with silica fume that causes a pozzolanic reaction is used in UHP-SHCC. These characteristic may give advantages for autogenous healing after the cracking. This paper presents autogenous healing behavior of cracked UHP-SHCC, and discusses about recovery of protective performance through air and water permeability test results. It was confirmed that UHP-SHCC has potentially autogenous healing properties. The air permeability coefficient and water permeation were dramatically decreased by increasing of re-curing period. Re-curing in water was more effective than re-curing in air for recovery. The effect of induced damage level on recovery of the used indices was not significant, because crack width was controlled and was almost the same among all the cracks. The repeatability of autogenous healing (twice in this study) was confirmed.
Article
Full-text available
This study investigated the effects of progressively increasing sustained loading on self-healing behaviour of 180-d-old microcracked engineered cementitious composites (ECCs) incorporating different mineral admixtures. After introducing microcracks to the specimens with applied severe pre-loading, some were subjected to progressively increasing sustained loading. All of the specimens were then subjected to continuous moist curing for 150 d to evaluate self-healing performance. Mechanical property (modulus of rupture (MOR) and mid-span beam deflection) characterisations and ultrasonic pulse velocity measurements were used to assess self-healing capability. Experimental results showed that even under progressively increasing sustained mechanical loading, MOR results greater than the original values could be obtained, depending on mineral admixture selection. Although deflection results were more adversely affected by progressive sustained loading compared to MOR results, even the lowest deflection value obtained from different ECCs was still more than 100 times that of conventional concrete after healing. Under continuous moist curing, there were minimal changes in ultrasonic pulse velocity results of all ECCs subjected to progressively increasing sustained loading, so that recovery results similar to those of specimens without sustained loading were obtained, despite the fact that ultrasonic pulse velocity testing was not that sensitive in capturing the effects of self-healing.
Article
Full-text available
This paper comprehensively studies the influence of hydrated lime usage on the repeatability and pervasiveness of the self-healing mechanism in engineered cementitious composites (ECC) incorporating high-volume fly ash (HVFA). Repeatability of self-healing was evaluated by repeatedly preloading the specimens up to 70% of their original deformation capacities at the end of each specified cyclic wet/dry exposure. Resonant frequency (RF) and rapid chloride permeability tests (RCPT) were used to assess the extent of deterioration. Crack characteristics were also presented to account for the changes observed in cracks throughout the RF tests. To monitor the pervasiveness of self-healing, RF measurements were recorded from both the top and middle portions of the specimens. Experimental results strongly suggest that the self-healing mechanism in cementitious composites can be made far more repeatable and pervasive with the addition of hydrated lime to the HVFA-ECC mixtures; this can have a significant impact on the development of smart sustainable infrastructures with highly robust self-healing capabilities.
Article
Full-text available
Challenging studies of engineered self-healing and self-repairing functions in concrete structures are briefly reviewed. While self-healing of concrete has been studied for a long time, it was only recently noticed that some engineered technologies are useful to stimulate the potential of concrete to be self-healed. For example, fiber reinforced cementitious composites (FRCC) have a much higher potential of self-healing than ordinary concrete because of their capability to keep cracks thinner and also because of the bridging network system in cracks; a specific bio-chemical approach, i.e. the application of mineral-precipitating bacteria, is now available; and various mineral admixtures are useful for practical application. Furthermore, the new concept of self-repairing concrete, which is based on the design concept of intelligent materials, is reported. Self-repairing concrete is concrete that incorporates devices for achieving the three key functions of an intelligent material, (1) sensing, (2) processing, and (3) actuating. This paper is a state-of-the-art report on the recent development of engineered self-healing and self-repairing concrete.
Article
Through further hydration of cementitious particles, concrete has self-healing capability after being damaged. To study the influence of concrete components on self-healing performance, several factors such as grade of cement, fly ash, and carbon fibers, are considered. The test results show that low grade cement, replacement of cement by fly ash, and adding some carbon fibers are all helpful in improving the self-healing performance of concrete. Furthermore, the mechanism and the effect of concrete self-healing performance are analyzed and discussed.
Article
Engineered cementitious composite's (ECC) tensile ductility and microcracking behavior are essential for achieving structural durability (for example, corrosion resistance). This paper investigated ECCs durability in terms of maintaining its unique tensile characteristics under combined mechanical loading and aggressive chloride conditions. ECC specimens were preloaded to 0.5, 1.0, and 1.5% tensile strain levels; immersed in chloride solution for 30, 60, and 90 days; and reloaded until failure. This study revealed that the reloaded specimens retained multiple microcracking behavior and tensile strain capacity greater than 2.5%, while the average crack width increased from 50 fjm to 100 μ. Self-healing in ECC under chloride exposure is evident in terms of recovery of initial material stiffness and tensile strain capacity. Subsequent studies at the microstructure scale explained the macroscopic composite behavior. These results indicated that under severe marine environmental conditions, ECC remains durable and provides reliable tensile ductility and crack-controlling capability to prevent the localized cracking failure often observed in concrete structures.
Article
To repair concrete cracks in difficult or dangerous conditions such as underground structures or hazardous liquid containers, self healing mechanism is a promising alternative method. This research aims to imitate the bone self healing process by putting porous concrete internally in the concrete structure to create a porous network similar to 'spongious bone'. When cracks are formed and detected by sensors, healing agent can be infused into the porous network so as to fill up voids and seal a crack or cracks in the concrete body. This idea was tested using cylindrical and beam samples. A porous concrete core was placed in the concrete specimens. Uniaxial tensile load in the case of the cylindrical samples and bending load in case of beams was applied to create cracks. A healing action was performed by injecting healing agent manually. The results show that a macro-crack is sealed and strength of concrete is regained. Therefore, the concept is considered as to be feasible for self repair mechanism in concrete.