Mortar mix design with fly ash and nano-silica for structural patchment

Abstract

Mortars with sufficient bonding and mechanical strength are alternative remedies to restore the original resistance of a failed structural element, prolonging its longevity. The present thesis proposed the analysis of twelve mix designs containing nanosilica, fly ash, and Metamax as cement substitutes to enhance repairing mortars in terms of strength, adhesiveness, and controlled shrinkage. The said properties were evaluated in terms of their workability, penetration test behavior, compression strength response, and flexural strength. The compressive strength was determined from 24 hours, for early age evaluation, to 28 days. Flexural strength was evaluated on mortar-repaired beams from 7 to 90 curing days to evaluate early and late ages. As a result, designs with all material variating acrylic 10% to 13%, and one with 20% Metakaolin reached a 90-day flexural strength 23% higher than the epoxy one with a cost of 3/50 of the epoxy’s price.

Morteros con suficiente adhesión y resistencia mecánica son remedios alternativos para restaurar la resistencia estructural original de un elemento. Este tipo de restauración aumenta la longevidad de las estructuras de concreto. La presente tesis propone un análisis de doce diseños de morteros de reparación modificados con nano partículas. Estos contienen sustitutos de cemento que mejoran la resistencia y la adhesión y reducen el encogimiento. Dichos sustitutos son nanosilica, ceniza volante y Metamax. Las propiedades de los morteros fueron evaluadas en términos de trabajabilidad, comportamiento durante el ensayo de penetración, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. La resistencia en compresión se determinó a las 24 horas hasta 28 días para evaluar el comportamiento a temprana edad. La resistencia en flexión fue medida desde los 7 días hasta los 90 días con una viga reparada con mortero para evaluar el comportamiento a temprana y tardía edad. La alternativa, un mortero de reparación de menor costo, excedió la resistencia mostrada por un epóxico industrial de reparación en su periodo de curado tardío por 20.7%.