Lightweight ultra-high-performance concrete (UHPC) with expanded glass aggregate: Development, characterization, and life-cycle assessment

材料科学 复合材料 抗弯强度 抗压强度 玻璃微球 延展性(地球科学) 玻璃纤维 收缩率 韧性 固化(化学) 耐久性 蠕动 微球 化学工程 工程类
作者
Pengwei Guo,Weina Meng,Jiang Du,Lily Stevenson,Baoguo Han,Yi Bao
出处
期刊:Construction and Building Materials [Elsevier BV]
卷期号:371: 130441-130441 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.conbuildmat.2023.130441
摘要

Ultra-high-performance concrete (UHPC) has high mechanical strengths and durability, but its density and carbon footprint are usually high. This paper developed a lightweight UHPC with low cost, low carbon footprint, low energy consumption, low thermal conductivity, and high ductility, by using three types of lightweight ingredients: hollow glass microsphere (460 kg/m3), expanded glass aggregate (800 kg/m3), and polyethylene fibers (970 kg/m3). Underlying mechanisms were investigated through thermogravimetry, X-ray diffraction, and mercury intrusion porosimetry analyses. Results showed that the hollow glass microsphere reduced the thermal conductivity of concrete; the expanded glass aggregate mitigated shrinkage while enhancing compressive strengths and flexural properties of concrete through internal curing; and the polyethylene fibers promoted multiple cracks, increasing ductility and toughness of concrete. With 20 % hollow glass microsphere, 1.5 % polyethylene fiber, and 25 % expanded glass, UHPC mixtures were developed to achieve high compressive strength (>127 MPa) and high flexural strength (>21 MPa), while reducing the density by 20 % and carbon footprint by 16 % as well as embodied energy by 27 %.

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