Analysis of the relations between the microstructure and macroscopic properties of ultra-high performance concretes
Project goals
The main advantages of ultra-high performance concrete (UHPC) are excellent compressive and tensile strength and high durability. The design of a new UHPC recipe is usually a lengthy process based on trial-and-error method and empirical knowledge. The key to efficient controlled design lies in understanding the relations between the microstructure and macroscopic properties of UHPC. The project will be focused on detailed verification of influence of various admixtures (silica fume, fly ash, metakaolin) on the structure of UHPC on microscopic level (mineralogy, granularity, porosity) and consecutively on macroscopic properties of the material (bulk density, strengths, elastic modulus, resistance to water penetration). The microstructure will be mainly evaluated using the optical and scanning electron microscopy, nanoindentation, spectral analysis and porosimetry methods. The analysis will be aimed primarily at the transition zone between cement matrix and aggregate grains. The impacts of modifications in the process of homogenization of the compounds will be observed as well.
Keywords
Ultra-high Performance ConcreteInterfacial Transition ZoneScanning Electron MicroscopyNanoindentation
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-19463S
Alternative language
Project name in Czech
Analýza závislostí mezi mikrostrukturou a makroskopickými vlastnostmi ultravysokohodnotných betonů
Annotation in Czech
Hlavními přednostmi ultravysokohodnotného betonu (UHPC) jsou vynikající pevnosti v tlaku a tahu a vysoká trvanlivost. Návrh nové receptury UHPC obvykle probíhá zdlouhavě metodou pokusu a omylu s využitím empirických poznatků. Klíč k přechodu k efektivnímu řízenému návrhu leží v pochopení vztahů mezi mikrostrukturou a makroskopickými vlastnostmi UHPC. Projekt se zaměří na detailní ověření vlivu různých druhů příměsí (mikrosilika, elektrárenský popílek, metakaolin) na stavbu UHPC na mikroskopické úrovni (mineralogické složení, zrnitost, porozita) a následně na makroskopické vlastnosti materiálu (objemová hmotnost, pevnosti, modul pružnosti, odolnost vůči průniku vody). Mikrostruktura bude hodnocena zejména pomocí optické a skenovací elektronové mikroskopie, nanoindentace, spektrální analýzy a porozimetrických metod. Analýza bude cílena především na tranzitní zónu mezi cementovou matricí a zrny kameniva. Sledovány budou též dopady změn způsobu homogenizace složek na mikroskopickou strukturu a makroskopické charakteristiky.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
New findings on the influence of substitution substances on the properties of ultra high-performance concretes have been achieved. UHPC enable to produce lighter elements with adequate load-bearing capacity as convencional concrete, to increase their lifetime as well as reducing demolition waste. New knowledge was published in impacted journals and in proceedings of international conferences.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 10, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
4,224 thou. CZK
Public financial support
4,224 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
4 224 CZK thou.
Public support
4 224 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JM - Structural engineering
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019