Self-healing of concrete improve through the precipitation of calcium carbonate

2. Self-healingof concrete improve through the precipitation of calcium carbonate Auto-reparación del hormigón mejorarla por medio de la precipitación de carbonato de calcio Claudia Stuckrath, Ricardo Serpell, Loreto M. Valenzuela, Mauricio López Pontificia Universidad Católica de Chile Jueves 7 de noviembre de 2013

3. http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2010/11/19/article-1331281-0C1CAB55000005DC-616_468x286.jpghttp://i.dailymail.co.uk/i/pix/2010/11/19/article-1331281-0C1CAB55000005DC-616_468x286.jpg ¿Cómo? • ¿Cuándo? ACI 224R recomienda que las que tienen un ancho sobre 0,41 mm, 0,30 mm, y 0,18 mm deben ser reparadas para ambientes de baja humedad, alta humedad y ambientes salinos respectivamente

4. http://www.curitas.com.mx/~/media/Hansaplast/international/instant-help/health-and-protection/cuts-and-grazes/cutz-grazes-step03_175px.jpg?bc=White&w=175http://www.curitas.com.mx/~/media/Hansaplast/international/instant-help/health-and-protection/cuts-and-grazes/cutz-grazes-step03_175px.jpg?bc=White&w=175 http://www.foundationarmor.com/wp-content/themes/shopperpress/thumbs/Cracked-Concrete-Repair-Methods-For-Concrete-Cracks.jpg Materiales que se auto-reparan

5. Sanación autógena: espesores menores a 0.05 mm

6. Precipitación de carbonato de calcio ↑ • Concentración de Ca2+ • Concentración de carbono inorgánico disuelto • pH (pk2 (HCO3-/CO32-)=10.3, pk (Ca2+/CaCO3)=9) • Disponibilidad de sitios de nucleación  ↑

7. Mecanismo propuesto de bacteria Ca2+ Ca2+ A- A- Fuente externa de Calcio Ca2+ Ca2+ A- A- CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 - - - - - - - - Envoltura celular bacteriana Disociación sales de calcio Difunde CO2 pH sobre 9

8. Procedimientos

9. Procedimiento  3 tipos: Calcio Bacteria Calcio+Bacteria  Probetasrilem4x4x16cm con enfierradura  Hidratartodo el cemento  Ancho grieta estudiada 0.08 a 0.22 mm  Bajo agua 20°C Wiktor, V., & Jonkers, H. M. (2011). Cement and Concrete Composites, 33(7), 763–770.

10. Resultados

11. Probeta con solo calcio 0días 0días 100días 100días 1mm 0.5mm 11

12. Resultados: sellado de grietas visualmente Los tres agentes reparan bien las grietas en el rango estudiado El mejor resultado es con solo calcio

13. Resultados: Microscopia electrónica de barrido Solo bacterias Bacteriascombinadascon calcio

14. Conclusiones

15. Conclusiones Es posible aumentar la capacidad de auto-reparación del hormigón por medio de utilizar diferentes agentes que aumentan la capacidad de precipitar carbonato de calcio. El agente que mejor sellado visual tiene es con solo calcio (C) pero el mas estable térmicamente es con calcio y bacteria combinados (CB). Estudios de permeabilidad son necesarios para conocer cual es el mejor agente.

16. Agradecimientos Eduardo AgosinPhD por facilitar el laboratorio de microbiología Mauricio Guerra por su apoyo en el laboratorio de materiales Oscar Parada por facilitar materiales A los grupos de investigación ETC (http://web.ing.puc.cl/etc/ ) y de Loreto Valenzuela (http://web.ing.puc.cl/~lvalenzr/) Artículos Quantification of chemical and microbial calcium carbonate precipitation: performance of self-healing in reinforced mortar containing chemical admixtures

17. Self-healingof concrete improve through the precipitation of calcium carbonate Auto-reparación del hormigón mejorarla por medio de la precipitación de carbonato de calcio Claudia Stuckrath, Ricardo Serpell, Loreto M. Valenzuela, Mauricio López Pontificia Universidad Católica de Chile Jueves 7 de noviembre de 2013

19. Anexo

20. Tipos de self-healing Aditivo de bacterias (MICP) Controlar ancho de grieta Encapsulación química Aditivos minerales Li, Victor C., and Emily Herbert. Journal of Advanced Concrete Technology 10, 2012, 207–218

21. https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR9kxxOuzU0VvRtUfvkD-ghV6K_PH0nU6vy2nVK4YLriVWcE9_6https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR9kxxOuzU0VvRtUfvkD-ghV6K_PH0nU6vy2nVK4YLriVWcE9_6 Polimorfismos de CaCO3 C  Calcita A Aragonito VVaterita

22. Procedimiento • Bajo vacío se impregna una solución de • - Lactato de calcio a 50g/L • - Bacteria + Extracto de levadura 1g/L • 3 tipos: • Calcio • Bacteria • Calcio+Bacteria

23. Procedimiento Enfierradura Llenado de moldes Mezcla de Hormigón

24. http://www.binder-world.com/mediadb/products/models/700x700_ED_400.jpghttp://www.binder-world.com/mediadb/products/models/700x700_ED_400.jpg Procedimiento Curado acelerado para tener la menor cantidad de partículas de cementos no hidratadas. Curado en calor por 21 días para simular un hormigón de 56 días de madurez.

25. Procedimiento Grieta Corte Grieta Flexión Carga Se cargó con una prensa hidráulica hasta obtener grietas donde el acero había fluido para mantenerla abiertas. Se estudió un rango de 0.08 a 0.22 mm.

26. Procedimiento CO2 O2 Intercambio de gases

27. Procedimiento: Toma de muestras Se separó la probeta longitudinalmente para exponer una cara y poder medir el pH. Se sacó una muestra del interior de la grieta para hacer DSC y SEM.

28. Resultados: pH al interior de las probetas No existe una baja de pH generalizada, por lo que es un método seguro en temas de corrosión. Mejora la permeabilidad al aire, debido a que el proceso de carbonatación natural no se produjo en las que tenia agentes.

29. Resultados: Análisis térmico A mayor temperatura de descomposición de carbonato de calcio indica mayor estabilidad en la estructura del cristal.