Effect of fly ash and nanosilica on concrete compressive strength at early age

Abstract

The decision making process in modern construction industry is challenging when recycle materials are required. One such approach is the replacement of cement by fly ash. Unfortunately, this replacement lowers concrete’s compressive strength at its early age. To counterbalance this loss, nanosilica is being utilized. The relationships among different components upon concrete fabrication require a design of experiments with mixtures to model concrete compressive strength. A single criteria optimization strategy was adopted to recommend mixture combinations that maximize the compressive strength. The results serve as a guide to control the additions of these mineral admixtures to design a material that withstands a desired level of compressive strength. The second stage of this work encompasses the use of a multiple-criteria optimization method to optimize several concrete performance measures simultaneously, namely concrete density, porosity, and compressive strength. This approach allows recommending mixtures that contain the mineral admixtures, in addition of conventional mixtures.

El proceso de toma de decisiones en la industria de la construcción actual es complejo cuando se requieren materiales reciclables. Un enfoque de este tipo es el reemplazo de cemento por ‘fly ash’. Desafortunadamente, éste reemplazo reduce la resistencia a compresión del concreto durante su edad temprana. Para contrarrestar esta pérdida, sílica nano-estructurada está siendo utilizada. La relación entre diferentes componentes en la fabricación de concreto requiere un diseño experimental con mezclas para modelar la resistencia a compresión del concreto. Una estrategia de optimización de un solo criterio fue adoptada para recomendar combinaciones de mezclas que maximicen la resistencia a compresión. Los resultados sirven como guía para controlar las adiciones de estos aditivos minerales para así diseñar un material que soporte cierto nivel de resistencia a compresión. La segunda etapa de este trabajo incluye el uso de una metodología de optimización multi-criterio para optimizar ciertas medidas de desempeño del concreto simultáneamente, llamadas densidad, porosidad, y resistencia a compresión. Este enfoque permite recomendar mezclas que contienen los aditivos minerales, además de las mezclas convencionales.