english ALEXANDRA GABRIELA PALADE, MIHAELA IVANCIA, DIANA FELICIA LOGHIN, ANCA MIHAELA MOCANU
Rezumat
Lucrarea urmărește obtinerea unor dispozitive protetice confectionate din două ceramici dentare diferite și caracterizate prin spectroscopie de absorbţie în infraroşu (FITR), microscopie electronică cu baleaj (SEM) cuplată cu spectroscopia de raze X prin dispersie de energie (EDX) și analiză termică (TG-DTG-DTA). Cele două tipuri de ceramică dentară (VITA VM 13 şi IPS Style) au fost analizate atât sub formă de pulbere, în forma de dinaintea procesului de ardere, cât şi în cea care rezultată după această etapă, masă sinterizată. Studiul de analiză termică TG, DTG şi DTA a permis identificarea intervalului de temperatură în care ceramicele sunt stabile termic şi pot fi utilizate în tehnica dentară, ceramica IPS Style prezentând astfel un grad mai mic de descompunere.
Cuvinte cheie
kit-uri de masă ceramică, tehnica straturilor, specroscopie de absorbție, SEM, EDX, analiză termică
MEDDOUR BELKACEM, BREK SAMIR, SAOUDI ABDELHAK, BAKHOUCHE HIBAT ERRAHMANE
Rezumat
The choice of material for an implant is considered one of the best for successful arthroplasty. The prosthesis implants for knee joints are usually made of metallic biocompatible materials and polymers. However, this work proposes the replacement of stainless steel with zirconia. Zirconia is known for its weak cracking strength; therefore, this paper aims to predict the cracking of the femoral implant made of zirconia. To do so, a pre-crack was created while performing a numerical simulation to determine the stress intensity factor. This procedure is repeated for the incremented length of the pre-crack until the stress intensity factor reaches the fracture toughness value. To extend the investigation, three areas of the femoral implant where the stress concentration could be expected were considered. In all cases, the simulation results showed good zirconia behavior against cracking, and no crack propagation was expected.
Cuvinte cheie
rupere, fractură dură, zirconie, genunchi
-
Anul
2024
-
Numărul
54 (1)
-
Paginile
14-21
-
Domenii de interes
BIOMATERIALE ȘI BIONANOMATERIALE; SUBSTANȚE, PROCEDURI ȘI DISPOZITIVE PENTRU MEDICINĂ
NOUR-DJIHANE MAZOUZI, KHALIDA BOUTEMAK, AHMAD HADDAD
Rezumat
Films based on hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) find applications in for various applications due to their environmental nature, low cost, flexibility and transparency. However, the mechanical properties and moisture content need to be improved. The point of this study was to examine the impact of the magnesium oxide (MgO) addition on the physicochemical, mechanical and rheological properties of hydroxymethylcellulose films. HPMC/MgO composite films showed a four-fold increase in mechanical properties compared to unreinforced HPMC films. In addition, the addition of MgO nanoparticles reduced the moisture content to 2%. The latter was influenced by the difference in water solubility of various composite films, the incorporation of MgO into HPMC films improved the water barrier properties despite the increased water resistance value. Steam wettability was obtained for the HPMC/MgO composite film.
Cuvinte cheie
HPMC, MgO, nanoparticole, proprietăți reologice
HAO LI, WEI ZHOU, KSENIIA RUDENKO
Rezumat
High-performance fiber-reinforced cement composites (HPFRCCs) are attractive in applied in life-cycle structures. Hybrid properties of HPFRCCs with various fibers was experimentally investigated in this study. Three fibers contains the long and short smooth steel fibers and PE fibers, were blended into paste and mortar reinforced with 1.5% vol. fibers, respectively. Enhancements in mechanical properties including compressive strength and flexural strength, and workability were various for different types of fibers. The results show that for FRCCs with available amount of PE and steel fiber was achieved satisfactory workability. The better compressive strength was obtained at 28 day is 100.5MPa and 95.0MPa for the paste and the mortar, respectively. Incorporation of PE fiber in cement paste led to improvement in flexural strength. Microstructure has indicated effectively dense cementitious composites strong bond between the fibers and the cement paste for both of the mixes.
Cuvinte cheie
HPFRCC, rezistență la compresiune, rezistență la îndoire, lucrabilitate
GONZÁLEZ-FÉLIX JULIO CESAR, MENDOZA-RANGEL JOSÉ MANUEL, DIAZ-PEÑA ISMAEL, FÉLIX-MEDINA JENNIFER VIANEY
Rezumat
The addition of Polypropylene Microfibers (PM) to an Ordinary Portland Cement (PC) based mortar with a substitution by weight of ground Fly Ash (FA) promotes a decrement of the angle of internal friction (Φ) in a cementitious matrix of the repair mortar and an increment of the cohesion (c) value in the interface between the substrate and the repair mortar zone. Mixtures samples were prepared by replacing cement by fly ash at 0% and 20% by weight, additions of polypropylene microfibers at 0% and 5% and compared with a reference mixture. The characterization of raw materials was carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM) with Secondary Electrons (SE) for morphology, Backscattering Electrons (BE) for chemical composition and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) for elemental analysis. Substrate and repair mortars were tested for compressive strength, indirect tensile strength, Young’s Modulus, Poisson Coefficient to study the mechanical behavior of the specimens. Electrical resistivity and carbonatation depth (concentration 4%, relative humidity 60 +/- 5%) were analyzed to study the durability of the samples. Samples with FA show a slightly decrement of the cohesion of the interface but samples with PM show an increment of this value, resulting in a higher cohesion with only PM. The use separately of FA and PM promote a lower angle of internal friction than reference samples. The results obtained under the experimental conditions used in this work, show that there is a synergistic effect between the use of polypropylene fibers and the pozzolanic material to reduce the carbonation depth caused using only the microfibers in the mixture.
Cuvinte cheie
cenușă zburătoare, mortar de reparații, proprietăți mecanice, microfibre de polipropilenă, durabilitate, materiale pe bază de ciment
SANG-SOON PARK
Rezumat
Concrete sewer pipe line is one of the important civil infrastructures. Since the concrete sewer pipe is buried underground, the deterioration could be serious problem in maintenance and the repair and replacement cost is very high. The main aggressive factor affecting the durability of concrete sewer pipe is chemical attack by chloride and sulfate, so the sulfate resistant concrete should be used for the construction of sewer pipe line. In this study, the feasibility for the application of ferronickel slag powder (FSP) as a supplementary cementing material (SCM) used to improve the performance of concrete sewer pipe was investigated and the experimental tests were performed with different replacement ratio and fineness to determine the optimum level of replacement securing the improved chemical resistance and durability. The improvement of durability and chemical resistance of FSP contained mortar was verified through accelerated chloride ion penetration test, chemical resistance test and microstructural analysis. The optimum replacement rate of FSP can be considered as 40 % to assure the durability of concrete sewer pipe.
Cuvinte cheie
conductă de scurgere din beton, pulbere de zgura din feronichel, durabilitate, rezistență chimică
SAFIA KHENGAOUI, MOULOUD ABDESSEMED, SAID KENAI, NOUREDDINE OUADAH
Rezumat
In many countries, linear infrastructures (roads, railways or airports) are the most efficient and advantageous means of transport for citizens. Some of these infrastructures, such as roads or runways, are made of concrete, and as they are exposed to repeated loads and weather conditions, cracks are forming and spreading throughout the pavement. Several repair techniques have been applied to ensure their continued use under various types of traffic. The repair technique of adding lightweight welded mesh or geosynthetic layers seems to be a suitable solution, given their mechanical and aesthetic performance. This paper presents an experimental study on the effect of wire mesh and geogrids on the reinforcement of rigid concrete pavements. Twenty-four (24) specimens of concrete slabs, unreinforced and reinforced with a combination of geogrid sheets and wire mesh, were fabricated and tested in four-point bending. Validation of the experimental results was obtained by applying the finite element method, using a commercial software. Non-destructive in situ tests with a heavy deflectometer (HWD) were carried out on the central part of a rigid runway located in southern Algeria (arid zone), before and after its reinforcement with geogrids. It was found that geogrids are more effective than wire mesh in terms of tensile strength, stress and displacement reduction and downward crack propagation, with percentages ranging from 15 to 30%.
Cuvinte cheie
pavaj, rigid, geogrid, plasă de sârmă, armătură, experimentare, HWD, numeric
RASIM CEM SAKA, HALIT YAZICI
Rezumat
In this study, LC30 structural lightweight concrete and LC60 high performance structural lightweight concrete were produced by using completely pumice aggregate. A total of 6 mixture designs were created by substituting 40% fly ash (FA) by weight into cement and adding 5.5 kg/m3 polypropylene fiber (PPF) to two different lightweight concrete designs. Flexural strength, compressive strength, total water absorption, electrical resistivity, rapid chloride ion penetrability tests were carried out on the produced concretes, and SEM-EDS analyzes were performed. As a result, lightweight structural concretes with a unit weight below 2000 kg/m3 could be produced by using 100% pumice aggregate, and LC60 high-performance lightweight concrete exhibited superior performance in all mechanical and physical tests compared to LC30 lightweight concrete. Since pumice has a porous structure, it has been confirmed by SEM images that there is a good interface between the aggregate and the matrix.
Cuvinte cheie
CUVINTE CHEIE (ROMÂNĂ)
DAN PAUL GEORGESCU, CLAUDIU MAZILU, ADELINA APOSTU, ALIN BARBU
Rezumat
Utilizarea agregatelor reciclate reprezintă o metodă eficientă și o componentă importantă pentru dezvoltarea sustenabilă a domeniului construcțiilor din beton armat. Având în vedere particularitățile betonului preparat cu agregate reciclate, legate de originea agregatelor dar în special de stratul de mortar aderent, în reglementările europene utilizarea acestora este restricționată în funcție de clasele de expunere ale betonului. Această limitare se datorează performanțelor inferioare privind durabilitatea betonului realizat cu agregate reciclate care în anumite cazuri necesită și o operațiune de pretratare. Cercetările efectuate, prezentate în acest articol, au scos în evidență particularitățile caracteristicilor de rezistență și durabilitate ale betonului preparat cu agregate reciclate cu și fără utilizarea microsilicei și a nanosilicei. Prin aplicarea unor metode experimentale de performanță pentru evaluarea durabilității betonului s-a putut optimiza compoziția betonului preparat cu agregate reciclate. De asemenea, în cazul utilizării silicei, s-a demonstrat îmbunătățirea performanțelor betonului și totodată posibilitatea sporirii procentului de agregate reciclate utilizate la prepararea acestuia, față de cel indicat în actualele reglementări.
Cuvinte cheie
betoane, micro și nanosilice, agregate reciclate ale betonului, durabilitate
IOANA GOMOIU, MĂDĂLIN ENACHE, SIMONA NEAGU, ROBERT RUGINESCU, MARIA DUMBRĂVICIAN, ILEANA MOHANU, ROXANA COJOC
Rezumat
Biocurățarea picturii murale este o metodă ecologică și se efectuează cu celule bacteriene sau cu enzime și polizaharide de origine microbiană. Acest proces permite îndepărtarea crustelor negre, materialelor organice folosite la restaurarea anterioară și depunerilor organice accidentale sau acumulate în timp. Lipazele produse de bacteria halotolerantă Bacillus sp. BA N P3.3 au fost folosite atât pentru îndepărtarea unor materiale folosite la restaurare (rășina acrilică Paraloid® B72 și Dispersia Transparentă de Cazeină) cât și a depunerilor organice accidentale (ceara de albine, uleiul de floarea soarelui, funingine) de pe suprafața picturii murale. Un nou gel a fost obținut folosind un polizaharid (HG) produs de o bacterie moderat halofilă. Lipaze de origine bacteriană au fost integrate în polizaharidul bacterian (HGE) și apoi au fost aplicate pe suprafața eșantioanelor de frescă timp de 5 ore, respectiv 10 ore. Rezultatele obținute în cazul biocurățării cu lipaze integrate în gelul bacterian sunt mai eficiente decât cele obținute în cazul folosirii esterazelor integrate în Agarart. Intr-o singură etapă de aplicare s-au îndepărtat mai mult de 50% din materialele de restaurare sau depunerile organice existente pe eșantioanele de frescă cu pigment albastru. Eficiența biocurățării a fost evaluată prin examinare directă și microscopie (optică și electronică). Biocurățarea picturii murale cu metaboliți bacterieni este sigură, non-invazivă, fără riscuri și foarte competitivă cu metodele chimice de curățare.
Cuvinte cheie
bacterii halotolerante, biotehnologii pentru restaurare, lipaze bacteriene, lipaze integrate în halohidrogeluri, biocurățarea cu metaboliți bacterieni.
-
Anul
2024
-
Numărul
54 (2)
-
Paginile
101-107
-
Domenii de interes
BIOMATERIALE ȘI BIONANOMATERIALE; SUBSTANȚE, PROCEDURI ȘI DISPOZITIVE PENTRU MEDICINĂ
ALEXANDRU VIȘAN, IULIANA CIURCAN, CRISTINA ILEANA COVALIU – MIERLĂ
Rezumat
Clorura de benzil dimetil tetradecil amoniu (BAC-14) este o sare de amoniu cuaternară utilizată în produsele de dezinfecție din spitale și din industria alimentară. Tehnicile convenționale de epurare sunt inadecvate pentru ei din apele uzate din cauza rezistenței la degradare biologică, a toxicității față de microorganismele benefice și a tendinței de a genera produse secundare dăunătoare. Pentru a aborda aceste probleme, este necesară dezvoltarea unor noi metode eficiente de epurare a apelor care conțin BAC-14 cum ar fi fotocataliza. Oxidarea fotocatalitică avansată oferă eficiență ridicată, adaptabilitate la diferite tipuri de apă uzată, minimizarea substanțelor reziduale și costuri reduse. Studiile au arătat că concentrațiile de BAC-14 în natură variază de la valori nedetectabile la 5,82 μg/L.
Dioxidul de titan (TiO2) este un semiconductor utilizat pe scară largă pentru epurarea apei datorită stabilității fotochimice, fotosensibilității ridicate și disponibilității sale. Fotocatalizatorii pe bază de TiO2 sunt eficienți în adsorbția și degradarea compușilor organici greu de degradat, cum ar fi clorura de benzil dimetil tetradecil amoniu (BAC-C14). Cu toate acestea, în continuare există nevoia studierii acestor metode de eliminare a BAC-urilor din apele uzate în vederea obținerii unor randamente cât mai bune. Procesele avansate de oxidare (AOP) s-au dovedit a fi eficiente în descompunerea BAC, iar în acest articol a fost propusă o nouă tehnică AOP ca alternativă pentru epurarea apelor care conțin BAC-C14. Metoda demonstrează rezultate promițătoare, în special atunci când cantiatea de catalizator TiO2 este ajustată corect la cantitatea apei uzate.
Două concentrații de BAC-C14 au fost testate folosind cantități diferite de catalizator TiO2. Eficiența metodei de epurarea apelor a atins maximum 72,4% pentru o concentrație de detergent de 5 mg/L, și 68,60% utilizând o concentrație de 10 mg/L TiO2. Randamentul obţinut pe parcursul celor 12 ore a atins maximumul de 100% pentru o concentraţie de 5 mg/L de BAC-C14 în apă folosind 0,5 g/L TiO2. Rezultatele au arătat o corelație strânsă între cantitatea de catalizator utilizată în procesul de fotocataliză și eficiența procesului de epurare a apelor. Tehnica de epurare a apelor utilizată în experimente și proiectare experimentală subliniază importanța catalizatorului utilizat în procesul de fotodegradare și relevanța poluanților în apele uzate.
Cuvinte cheie
CUVINTE CHEIE (ROMÂNĂ)
ALEXANDRU VIȘAN, IULIANA CIURCAN, GIGEL PARASCHIV, SORIN ȘTEFAN BIRIȘ, FLORINELA PÎRVU, CRISTINA ILEANA COVALIU – MIERLĂ
Rezumat
Clorura de benzildimetildodecil amoniu (DDBAC) este utilizată pe scară largă atât în aplicații domestice, cât și industriale, ducând la eliberarea lor în stațiile de epurare a apelor și la dispersarea în diverse medii prin evacuarea apelor. DDBAC-urile sunt biodegradabile aerob, dar descompunerea lor este influențată de factori precum structura lor, concentrația de oxigen dizolvat și interacțiunile cu agenții tensioactivi anionici. Dezvoltarea cu succes a unui fotocatalizator depinde de patru componente critice: densitatea situsurilor active, rata recombinării electron-găuri fotoinduse, capacitatea redox și absorbția luminii. Această lucrare prezintă rezultatele obținute prin aplicarea tehnologiei fotocatalitice susținute de semiconductor cu dioxid de titan (TiO2) pentru îndepărtarea DDBAC din apele uzate. Compușii de amoniu cuaternar (QAC) sunt utilizați în mod obișnuit în produsele casnice, în primul rând la fabricarea de balsam și balsam de păr. Sursa principală de QAC în apele de suprafață, sedimente și instalațiile de epuare a apelor este utilizarea industrială și casnică a produselor care conțin QAC. Capacitatea de adsorbție a QAC-urilor în mediu depinde de structura lor, de condițiile de mediu și de caracteristicile sedimentului sau solului. Adsorbția agenților tensioactivi scade semnificativ odată cu introducerea microorganismelor încapsulate în perle de alginat de calciu pentru degradarea QAC-urilor. Procesele avansate de oxidare (AOP), care produc radicali puternic oxidativi ce descompun structurile organice, sunt eficiente pentru descompunerea acestor tipuri de surfactanți. Aceast articol are la bază experimente de laborator desfășurate pentru îndepărtarea prin fotocataliză utilizând nanomateriale de dioxid de titan (TiO2) a poluantului DDBAC (5 mg/L și 10 mg/L) din apele uzate. S-a testat eficiența eliminării surfactantului DDBAC din apele uzate prin fotocataliză pentru două concentrații ale catalizatorului - dioxid de titan (TiO2), respectiv 0.1 g/L si 0.5 g/L. Rezultatele au arătat importanța cantității de TiO2 utilizată în degradarea poluantului DDBAC din apele uzate. Randamentul maxim de epurare a apelor (100%) a fost obținut pentru experimentele în care s-a utilizat 0,5 g/L TiO2 pentru o concentrație de 10 mg/L DDBAC în apele uzate.
Cuvinte cheie
oxidare fotocatalitica avansată, surfactanți, tratarea apelor uzate, fotocataliză
HIBA A. OLEIWI, TAHA H. ABOOD AL-SAADI, NASRI S. M. NAMER
Rezumat
The composition, hydrolytic stability, and mechanical properties, as well as the microstructure of produced geopolymers (as paste and as mortar), were investigated. The manufacturing processes investigated in this study involved green glass powder as raw materials and two types of alkali activators (i.e., NaOH and KOH) solutions. For pastes, different molarity concentrations of alkali activator solutions (N3, N6, N9, K3, K6, and K9) were employed to assess the mechanical properties (compressive strength). N6 and K9 alkali activators were used for mortar preparation, and for comparison, they were considered ordinary Portland cement paste and mortar. Generally, the compressive strength values of paste specimens increase with NaOH and KOH concentrations increasing. It is worth mentioning that N6 and K9-based geopolymer formulas are the best mixtures due to their highest compressive strength as compared with cement paste at the same curing conditions of 7 and 28 days. In addition, for mortar specimens, the compressive strength of N6 mortar is higher than that of K9 specimens for curing times 7 and 28 days. The hydrolytic stability of pastes and mortars was assessed by measuring the compressive strength and weight changes for the specimens before and after immersion in distilled water. It is to be mentioned that for all studied pastes, the compressive strength losses are 30-70%, and for studied mortars, the compressive strength losses are 1-20% compared with cement under the same conditions. Moreover, weight loss is recorded for all geopolymer compositions.
Cuvinte cheie
geopolimeri, deșeuri de sticlă, activator alcalin, rezistență la compresiune, stabilitate hidrolitică
TEODORA RADU, ALEXANDRINA NAN, IOLANDA GANEA, ALEXANDER BUNGE, CRISTINA DIMA, MARINELA GHIȚĂ
Rezumat
Prezentul studiu a avut ca obiectiv obținerea unui mastic bituminos modificat cu deșeuri industriale (ulei menajer rezidual, praf de piatră), destinat utilizării în industria construcțiilor și caracterizarea acestuia din punct de vedere fizico-mecanic. Efectele pe care le are substituirea fillerului din masticul bituminos (50…100% wt.) cu un compozit pe bază de praf de piatră au fost studiate cu ajutorul analizorului mecanic dinamic (DMA) și prin metode standard specifice acestui gen de materiale.
Performanțele determinate prin analiza DMA (modulul de pierdere și stocare, factorul de amortizare) au înregistrat variații minime cu compoziția chimică. Prin compararea proprietăților obținute în intervalul de temperatură 25…75°C, ale masticului bituminos modificat cu adaos de deșeuri cu cele ale unui mastic bituminos disponibil în acest moment pe piață, demonstrează faptul că adaosul de compozit îmbunătățește proprietățile fizico-mecanice, aducând în același timp avantaje economice și ecologice.
Determinarea principalelor caracteristici prin metode standard specifice acestui tip de materiale, precum punctul de înmuiere, densitatea și penetrarea cu ac a demonstrat faptul că cerințele impuse pentru utilizarea în industria materialelor de construcții pentru colmatarea la cald a rosturilor din îmbrăcămințile rutiere sunt îndeplinite.
Cuvinte cheie
deșeu industrial, fler, praf de piatră, analizor mecanic dinamic (DMA), mastic bituminos
Machine learning based prediction of compressive strength in concrete incorporating synthetic fibers
R. TUĞRUL ERDEM, AYBİKE ÖZYÜKSEL ÇİFTÇİOĞLU, ENGİN GÜCÜYEN, ERKAN KANTAR
Rezumat
Different types of fibers are added to the concrete mixture to improve its behavior under different loading cases. This study intends to investigate the compressive strength of concrete cubic samples in which synthetic macro fibers are added in different amounts. For this purpose, a total of 72 cubic samples are produced in the experimental program. Axial pressure test is applied to cubic samples and 7 and 28 days compressive strength values are obtained in the end. However, a lot of effort has been spent to complete the time-consuming laboratory tests. To overcome this situation, four machine learning methods—Xgboost, Random Forest, Decision Tree, and Multiple Linear Regression—are adapted for efficient compressive strength forecasting. Moreover, four metrics are employed for a more meaningful evaluation of models: R2, RMSE, MAE, and MAPE. Remarkably, all models achieved R2 values exceeding 90%, with Xgboost notably reaching an impressive R2 value of 97%. This highlights the effectiveness of integrating machine learning in predicting compressive strength, offering a viable alternative to traditional laboratory tests. Incorporating the Shapley Additive exPlanation (SHAP) method, the study provides a detailed analysis of the models interpretability. SHAP analysis revealed that "Day" and "Fiber" have been identified as crucial features influencing compressive strength predictions. Localized SHAP analyses for specific samples further enhanced the understanding of individual predictions, emphasizing the practicality and transparency of machine learning in structural engineering. The promising results of this study indicate the potential for further advancements in enhancing performance, utilizing machine learning insights.
Cuvinte cheie
beton, fibre sintetice, rezistență la compresiune, metode de învățare mașina, Xgboost
TAIZHI XIANG, PENG ZHAO, WEIXING HOU, HAIYOU SHEN, ZIQUAN ZHAI, JINYUAN WANG, XINCHAO YE
Rezumat
The development of Sea Water Sea Sand Concrete (SWSSC) holds critical importance for maritime engineering, especially given China s extensive marine resources and the potential they represent. Despite its promise, the utilization of SWSSC has been impeded by the corrosive nature of certain ions present within its constituents. The depletion of freshwater river sand coupled with advancements in construction material technology has reignited interest in SWSSC, prompting a reassessment of its viability. This review delineates the achievements in developing SWSSC, examining both the microstructural and macroscopic properties of key Supplementary Cementitious Materials (SCMs) such as seawater, sea sand, cement, fibers, and mineral admixtures. Each material s benefits and drawbacks are critically analyzed, with a focus on how they influence the concrete s durability and structural integrity. Furthermore, the review identifies existing gaps in research and offers direction for future investigations aimed at overcoming the challenges posed by corrosive elements and optimizing material properties for enhanced performance. The integration of innovative materials and techniques is proposed as a means to advance the practical application of SWSSC in building resilient marine infrastructure.
Cuvinte cheie
Beton din nisip de apa de mare (SWSSC), ciment, materiale cimentitice suplimentare (SCMs), fibre