Evaluation of chloride migration in ultra-high performance concrete (UHPC) with glass powder

  • Lucas Vitoretti Dias Universidade Federal de São Carlos
  • Silvete Mari Soares Universidade Federal de São Carlos
  • José Américo Alves Salvador Filho Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo
  • Fernanda Giannotti da Silva Ferreira Universidade Federal de São Carlos http://orcid.org/0000-0003-3222-1388
Keywords: cementitious composite, glass powder, chloride migration

Abstract

The influence of glass powder incorporation to ordinary concrete regarding mechanical and durability properties has been studied. This work aims to evaluate the durability of ultra-high performance cementitious composites (UHPCC) with partial substitution of Portland cement by glass powder, through chloride migration test according to the NT Build 492 methodology. With this aim, specimens with 0%, 10%, 20%, 30% and 50% content of glass powder by weight of Portland cement were cast, cured in lime saturated water until the age of 28 days. The results indicate that minor contents of glass powder do not harm the concrete properties and higher contents maintain good mechanical and durability characteristics.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Abdollahnejad, Z., Kheradmand, M., Pacheco-Torgal, F. (2017), Short-Term Compressive Strength of Fly Ash and Waste Glass Alkali-Activated Cement-Based Binder Mortars with Two Biopolymers. Journal of Materials in Civil Engineering. 29(7). https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001920

Adaway, M., Wang, Y. (2015), Recycled glass as a partial replacement for fine aggregate in structural concrete – Effects on compressive strength. Electronic Journal of Structural Engineering. 14(1):116-122.

Afshinnia, K., Rangaraju, P. R. (2015), Influence of fineness of ground recycled glass on mitigation of alkali-silica reaction in mortars. Construction and Building Materials. 81: 257-267. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.041

Alkaysi, M., El-Tawil, S., Liu, Z., Hansen, W. (2016), Effects of silica powder and cement type on durability of ultra high performance concrete (UHPC). Cement and Concrete Composites. 66: 47- 56. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2015.11.005

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2000). NM 30: Agregado miúdo – Determinação da absorção de água. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2006). NM 45: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2003). NM 46: Agregados - Determinação do material fino que passa através da peneira 75 μm, por lavagem. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2001). NM 49: Agregado miúdo - Determinação de impurezas orgânicas. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2009). NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e da massa específica aparente. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2003). NBR 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2015). NBR 5751 Materiais pozolânicos – Determinação da atividade pozolânica com cal aos sete dias. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2019). NBR 7215: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2013). NBR 7681-2: Calda de cimento para injeção. Parte 2: Determinação do índice de fluidez e da vida útil – Método de ensaio. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2017). NBR 8522: Concreto – Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação a compressão. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2012). NBR 9779: Argamassa e concretos endurecidos - Determinação da absorção de água por capilaridade. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2013). NBR 11579: Cimento Portland - Determinação do índice de finura por meio da peneira 75 μm (nº200). Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2015). NBR 12653: Materiais pozolânicos — Requisitos. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2016). NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2005). NBR 13278: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2012). NBR 13956-1: Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto, argamassa e pasta. Parte 1: Requisitos. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2010). NBR 15895: Materiais pozolânicos – Determinação do teor de hidróxido de cálcio fixado – Método Chapelle modificado. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2015). NBR 16372: Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (método de Blaine). Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2017). NBR 16605: Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). NBR 16606: Cimento Portland - Determinação da pasta de consistência normal. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). NBR 16607: Cimento Portland - Determinação dos tempos de pega. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). NBR 16697: Cimento Portland - Requisitos. Rio de Janeiro.

Bahedh, M. A., Jaafar, M. S. (2018), Ultra High-Performance Concrete Utilizing Fly Ash as Cement Replacement under Autoclaving Technique. Case Studies in Construction Materials. 9. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2018.e00202

Castellote, M., Andrade, C., Alonso, C. (2001), Measurement of the steady and non-steady-state chloride diffusion coefficients in a migration test by means of monitoring the conductivity in the anolyte chamber. Comparison with natural diffusion tests. Cement and Concrete Research. 31(10): 1411-1420 https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00562-2

Chen, Y., Yu, R., Wang, X., Chen, J., Shui, Z. (2018), Evaluation and optimization of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) subjected to harsh ocean environment: Towards an application of Layered Double Hydroxides (LDHs). Construction and Building Materials. 177: 51-62. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.210

de Larrard, F., Sedran, T. (1994), Optimization of ultra-high perfomance concrete by the use of a packing model. Cement and Concrete Research. 24(6):997-1009. https://doi.org/10.1016/0008-8846(94)90022-1

Du, H., Tan, K. H. (2014). Effect of particle size on alkali-silica reaction in recycled glass mortars. Construction and Building Materials. 66: 275-285. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.05.092

Du, H., Tan, K. H. (2017), Properties of high volume glass powder concrete. Cement and Concrete Composites.75: 22-29.

Du, Y., Yang, W., Ge, Y., Wang, S., Liu, O. (2020), Thermal conductivity of cement paste containing waste glass powder, metakaolin and limestone filler as supplementary cementitious material. Journal of Cleaner Production. 287. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125018

Freitas, T. O. (2019), “Efeito do pó de vidro na mitigação da reação álcali-sílica de compósitos cimentícios de alto desempenho”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de São Carlos, p.148.

Instituto de pesquisa econômica aplicada (IPEA) (2012), Diagnóstico dos Resíduos Sólidos Urbanos. Disponível em: https://www.ipea.gov.br/portal/images/stories/PDFs/relatoriopesquisa/121009_relatorio_residuos_solidos_urbanos.pdf. Acesso em: 27 de março de 2020.

Kantro, D. (1980), Influence of Water-Reducing Admixtures on Properties of Cement Paste—A Miniature Slump Test. Cement, Concrete and Aggregates. 2(0):95-102. https://doi.org/10.1520/CCA10190J

Lee, H., Hanif, A., Usman, M., Sim., J., Oh, H. (2018), Performance evaluation of concrete incorporating glass powder and glass sludge wastes as supplementary cementing material. Journal of Cleaner Production. 170: 683-693. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.09.133

Li, J., Wu, Z., Shi, C., Yuan, Q., Zhang, Z. (2020), Durability of ultra-high performance concrete: a review. Construction and Building Materials. 255. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119296

Li, P. P., Yu, Q.L., Brouwers, H.J.H., Chen, W. (2019), Conceptual design and performance evaluation of two-stage ultra-low binder ultra-high performance concrete. Cement and Concrete Research.125. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.

Mehta, A., Ashish, D. K. (2020), Silica fume and waste glass in cement concrete production: A review. Journal of Building Engineering. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100888

Mosavinejad, S. H. G., Langaroudi, M. A. M., Barandoust, J., Ghanizadeh, A. (2020), Electrical and microstructural analysis of UHPC containing short PVA fibers. Construction and Building Materials. 235. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117448

Nordtest Method (1999). NT BUILD 492: Concrete, mortar and cement-based repair materials: chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments

Santos, L. (2006), “Avaliação da resistividade elétrica do concreto como parâmetro para a previsão da iniciação da corrosão induzida por cloretos em estruturas de concreto”. Dissertação de Mestrado, Universidade de Brasília, p.178

Sohail, M. G., Kahraman, R., Nuaimi, N.A., Gencturk, B., Alnahhal, W. (2021), Durability characteristics of high and ultra-high performance concretes. Journal of Building Engineering. 33. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101669

Soail, M. G., Wang, B., Jain, A., Kahraman, R. (2018), Advancements in concrete mix designs: high-performance and ultrahigh-performance concretes from 1970 to 2016. Journal of Materials in Civil Engineering.30(3). http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002144

Tam, C. M., Tam, V. W. Y., Ng, K. M. (2012), Assessing drying shrinkage and water permeability of reactive powder concrete produced in Hong Kong. Construction and Building Materials. 26:79-89. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.05.006

Teng, S, Afroughsabet, V., Ostertag, C. P. (2018). Flexural behavior and durability properties of high-performance hybrid-fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials. 182:504-515. https://doi.org/10.1016/j.conmat.2018.06.158

Yang, R., Yu, R., Shui, Z., Gao, X., Xiao, X., Zhang, Z., Wang, Y., He, Y. (2019), Low carbon design of an Ultra-High Performance Concrete (UHPC) incorporating phosphorous slag. Journal of Cleaner Production. 240. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118157

Published
2021-05-01
How to Cite
Vitoretti Dias, L., Mari Soares, S., Américo Alves Salvador Filho, J., & Ferreira, F. G. da S. (2021). Evaluation of chloride migration in ultra-high performance concrete (UHPC) with glass powder. Revista ALCONPAT, 11(2), 61- 75. https://doi.org/10.21041/ra.v11i2.512