Experimental investigation of hygro-thermo-fracture couplings in cement paste with mineral fillers via micro-scale splitting tests
Notice bibliographique
Résumé
The fracture mechanics of heterogeneous cement paste with a low water-to-cement (w/c) ratio under varying relative humidity (RH) and temperature (T) is critical for enhancing the durability of modern cement-based materials such as ultra-high performance concrete (UHPC) in real environmental conditions. Leveraging the rapid and stable equilibrium attainment of microscopic tests in terms of RH and T, this study investigates, for the first time, the micro-scale splitting tensile strength of cement paste incorporating fine limestone filler (LF) at different RH (10, 30, and 80 %) and T (20, 40, and 60°C). First, micrometer-sized cubes (150 × 150 × 150 µm 3 ) were fabricated using cement paste with a constant w/c ratio of 0.40, while substituting cement with LF at 15 % and 30 %, resulting in water-to-fine ratios of 0.40, 0.34 and 0.28. Then, micro-cubes were tested with a nano-indenter equipped with an environmental chamber able to apply varying RH and T conditions. Additionally, X-ray computed microtomography (µ-CT) and mercury intrusion porosimetry (MIP) were used to characterize porosity and pore-network connectivity. The results show that LF reduces porosity and refines pore structure, improving tensile strength but only partially mitigating strength loss at higher RH and T levels. A quadratic model describes the non-linear correlation between strength, RH, and T. Coupled hygro-thermal effects indicate that higher RH slightly offsets thermal weakening in cement paste but has a reduced influence in systems with LF. Finally, the micro-scale splitting test effectively assesses hygro-thermal effects on cement paste fracture performance, providing valuable insights into UHPC durability. • Micro-scale splitting test assessed the fracture of cement paste with limestone. • At low w/f ratios, limestone enhances micro-scale splitting tensile strength. • Limestone reduces porosity and connectivity, while refining the pore structure. • Higher RH and T reduce splitting strength, while limestone slightly mitigates it. • Pore-network connectivity governs the moisture-induced weakening on cement paste.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».