During its service life, concrete experiences volume changes. One of the types of deformation experienced by concrete is shrinkage. The four main types of shrinkage associated with concrete are plastic, autogeneous, carbonation and drying shrinkage. The volume changes in concrete due to shrinkage can lead to the cracking of the concrete. In the case of reinforced concrete, the cracking may produce a direct path for chloride ions to reach the reinforcing steel. Once chloride ions reach the steel surface, the steel will corrode, which itself can cause cracking, spalling, and delamination of the concrete. The development of concrete shrinkage performance specifications that limit the amount of drying shrinkage for concrete mixtures typically used by the Virginia Department of Transportation (VDOT) were assessed. Five existing shrinkage prediction models were also assessed to determine the accuracy and precision of each model as it pertains to the VDOT mixtures used in this study. The five models assessed were the ACI 209 Code Model, Bazant B3 Model, CEB90 Code Model, Gardner/Lockman Model, and the Sakata Model. The percentage length change limits for the portland cement concrete mixtures were 0.0300 at 28 days, and 0.0400 at 90 days. For the supplemental cementitious material mixtures, the percentage length change limits were 0.0400 at 28 days, and 0.0500 at 90 days. The CEB90 Code model performed best for the portland cement concrete mixtures, while the Gardner/Lockman Model performed best for the supplemental cementitious material mixtures. / Ph. D.

OBJECTIVES: To compare morbidity and mortality between pediatric victims of motor vehicle collisions (MVC) who were unrestrained to those restrained and to describe compliance with child restraint usage in our population. MATERIALS AND METHODS: A retrospective consecutive chart review study was performed on MVC victims 14 years old and younger who presented to our academic, level 1 trauma emergency department in 2003. Each patient's emergency department and hospital course was reviewed and data were collected. Odds ratios (ORs) were calculated for unrestrained children with respect to restrained children for fractures; intraabdominal injuries, intrathoracic injuries, intracranial injuries, admission, surgery, blood transfusion, intubation; and deaths. Hospital charges and length of hospital stay were compared between those unrestrained and restrained. Percentage of children unrestrained was determined. RESULTS: Of 336 patients, 81 (24%) were unrestrained. Mean hospital stay for unrestrained children was longer, 1.94 days (95% confidence interval [CI] 0.75-3.12) versus 0.098 days (95% CI 0.02-0.21). Unrestrained victims had higher mean charges, $14,754 (95% CI $7676-$21,831) versus $1996 (95% CI $1207-$2786). Admissions (OR = 14.48, 95% CI 5.91-38.63), fractures (OR = 5.85, 95% CI 2.13-16.89), intraabdominal injuries (OR = 20.16, 95% CI 2.36-930.68), and intrathoracic injuries (OR = 13.09, 95% CI 1.26-647.05) were all more likely in unrestrained patients. No restrained child had intracranial injury, whereas 9/81 (11.11%) of unrestrained did. Odds were higher in unrestrained for surgery [OR = 13.09, 95% CI 3.30-74.33] and transfusion [OR = 27.61, 95% CI 3.56-229.85]. Ten out of 81 (12.35%) of unrestrained children required intubation versus none for restrained. The only 2 mortalities were unrestrained patients. CONCLUSION: Critical injuries and cost of care are higher in unrestrained than restrained children. Improved compliance with child safety restraint in southern Arizona should decrease childhood morbidity and mortality from MVCs.

Corrosion of reinforcing steel in concrete is a significant problem around the world. In the United States, there are approximately 600,000 bridges. From those bridges 24% are considered structurally deficient or functionally obsolete based on the latest, December 2010, statistic from the Federal Highway Administration (FHWA). Mainly, this is due to chloride attack present in deicing salts which causes the reinforcing steel to corrode. Different solutions have been developed and used in practice to delay and prevent corrosion initiation. The purpose of this research is to investigate the influence of corrosion on the failure mechanism that occurred on an Interstate 81 bridge deck. After 17 years in service, a 3ft x3ft closure pour section punched through. It was part of the left wheel path of the south bound right lane of the bridge deck. The bridge deck was replaced in 1992 as part of a bridge rehabilitation project, epoxy coated reinforcement were used as the reinforcing steel. Four slabs from the bridge deck, containing the closure, were removed and transported to the Virginia Tech Structures and Materials Research Laboratory for further evaluation. Also, three lab cast slabs were fabricated as part of the assessment program. Corrosion evaluation and concrete shrinkage characterization were conducted in this research. The corrosion evaluation study included visual observation, clear concrete cover depth, concrete resistivity using single point resistivity, half-cell potential, and linear polarization using the 3LP device. Shrinkage characteristics were conducted on the lab cast slabs only, which consisted of monitoring shrinkage behavior of the specimens for 180 days and comparison of the data with five different shrinkage models. Based on the research results, guidance for assessment of other bridge decks with similar conditions will be constructed to avoid similar types of failures in the future. / Master of Science

Mudanças volumétricas presentes na matriz cimentícia, oriundas dos processos de hidratação e de secagem do compósito cimentício, geram uma tendência de fissuração no material. Em pisos de concreto, a presença de tal manifestação patológica, decorrente do fenômeno da retração por secagem, é extremamente preocupante. Desta forma, a realização de esforços visando avaliar a influência de materiais constituintes do traço do concreto e seus proporcionamentos, com o intuito de reduzir a tendência de fissuração do material, gerada pelo fenômeno da retração por secagem, é extremamente válida. Para isto, foram avaliados fatores controláveis como o consumo de água (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), o teor de adição de microfibras de polipropileno (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), o tipo de cimento (CP IV; CP V-ARI) e a idade, variável para cada ensaio realizado. Os ensaios empregados para esta avaliação foram o de resistência à compressão uniaxial, resistência à tração na flexão, retração por secagem livre e retração por secagem restringida. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram a influência significativa do tipo de cimento e da idade avaliada na resistência do concreto. O teor de adição de microfibras de polipropileno exerceu uma pequena influência, porém significativa, com incrementos de 5% nos resultados mecânicos do ensaio de resistência à compressão uniaxial para os traços com teores de adição de 300g/m³ e 600g/m³. No entanto para o ensaio de resistência à tração na flexão, tal variável não se demonstrou significativa. O fator consumo de água não influenciou significativamente nos resultados correspondentes aos ensaios mecânicos, uma vez que a relação a/c manteve-se constante para todos os concretos estudados. No ensaio de retração por secagem livre, o tipo de cimento não demonstrou significância relevante para os resultados obtidos. Comportamento este, também observado para o teor de adição de microfibras de polipropileno, o qual não reduziu a magnitude da retração por secagem livre. Diferentemente do observado para a variável consumo de água, a qual influenciou significativamente nos dados obtidos, demonstrando a existência de uma relação direta entre a mesma e o fenômeno estudado. No ensaio de retração por secagem restringida, a tendência de fissuração dos concretos estudados foi influenciada significativamente pelo consumo de água presente na mistura. Conjuntamente, os resultados obtidos neste ensaio demonstraram que o teor de adição de microfibras de polipropileno é uma variável que deve ser proporcionada como os demais materiais constituintes do traço do concreto, ou seja, a quantidade incorporada no compósito cimentício não pode ser um valor determinado, semelhante para qualquer tipo de concreto. / Volumetric changes present in the cement paste matrix, coming from the processes of hydration and drying of cementitious composites, generate a cracking tendency in the material. In the concrete floor, this cracking tendency is extremely worrying. In this sense, efforts to evaluate the influence of important parameters in the mixture proportions of concrete, for decrease the cracking tendency due to drying shrinkage, it’s extremely valid. So, parameters were assessed like the consumption of water (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), the addition content of polypropylene staple fiber (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), the type of cement (CP IV; CP V-ARI) and age, different for each test performed. The tests performed for this assessment were the compressive strength, flexural tensile strength, unrestrained drying shrinkage and restrained drying shrinkage. The results of mechanical tests shown the significant influence of the kind of cement and age assessed in the strength of concrete. The addition content of polypropylene staple fiber exerted little influence on the results of mechanical tests, but it was significant, with increases of 5% in the results of compressive strength for the mixtures with addition levels of 300g/m³ e 600g/m³. However for the flexural tensile strength, this parameter didn’t show significant. The water consumption didn’t influence significantly the results of mechanical tests, since the ratio a/c was constant for all concretes studied. In the unrestrained drying shrinkage, the kind of cement didn’t show importance for the results. This behavior also observed for the addition content of polypropylene staple fiber, which didn’t reduce the magnitude of free drying shrinkage. However, the water consumption influenced significantly in the results, demonstrating the existence of a direct relationship between it and the phenomenon studied. In the restrained drying shrinkage, the cracking tendency of the concrete studied was significantly affected by the consumption of water present in the mixture. Together, the results of this test showed that the addition content of polypropylene staple fiber is a parameter that should be provided as the others materials of the concrete mixture, i.e., the amount of polypropylene staple fiber incorporated into the cementitious composite can’t be a value fixed, similar to any type of concrete mixture.

Mudanças volumétricas presentes na matriz cimentícia, oriundas dos processos de hidratação e de secagem do compósito cimentício, geram uma tendência de fissuração no material. Em pisos de concreto, a presença de tal manifestação patológica, decorrente do fenômeno da retração por secagem, é extremamente preocupante. Desta forma, a realização de esforços visando avaliar a influência de materiais constituintes do traço do concreto e seus proporcionamentos, com o intuito de reduzir a tendência de fissuração do material, gerada pelo fenômeno da retração por secagem, é extremamente válida. Para isto, foram avaliados fatores controláveis como o consumo de água (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), o teor de adição de microfibras de polipropileno (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), o tipo de cimento (CP IV; CP V-ARI) e a idade, variável para cada ensaio realizado. Os ensaios empregados para esta avaliação foram o de resistência à compressão uniaxial, resistência à tração na flexão, retração por secagem livre e retração por secagem restringida. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram a influência significativa do tipo de cimento e da idade avaliada na resistência do concreto. O teor de adição de microfibras de polipropileno exerceu uma pequena influência, porém significativa, com incrementos de 5% nos resultados mecânicos do ensaio de resistência à compressão uniaxial para os traços com teores de adição de 300g/m³ e 600g/m³. No entanto para o ensaio de resistência à tração na flexão, tal variável não se demonstrou significativa. O fator consumo de água não influenciou significativamente nos resultados correspondentes aos ensaios mecânicos, uma vez que a relação a/c manteve-se constante para todos os concretos estudados. No ensaio de retração por secagem livre, o tipo de cimento não demonstrou significância relevante para os resultados obtidos. Comportamento este, também observado para o teor de adição de microfibras de polipropileno, o qual não reduziu a magnitude da retração por secagem livre. Diferentemente do observado para a variável consumo de água, a qual influenciou significativamente nos dados obtidos, demonstrando a existência de uma relação direta entre a mesma e o fenômeno estudado. No ensaio de retração por secagem restringida, a tendência de fissuração dos concretos estudados foi influenciada significativamente pelo consumo de água presente na mistura. Conjuntamente, os resultados obtidos neste ensaio demonstraram que o teor de adição de microfibras de polipropileno é uma variável que deve ser proporcionada como os demais materiais constituintes do traço do concreto, ou seja, a quantidade incorporada no compósito cimentício não pode ser um valor determinado, semelhante para qualquer tipo de concreto. / Volumetric changes present in the cement paste matrix, coming from the processes of hydration and drying of cementitious composites, generate a cracking tendency in the material. In the concrete floor, this cracking tendency is extremely worrying. In this sense, efforts to evaluate the influence of important parameters in the mixture proportions of concrete, for decrease the cracking tendency due to drying shrinkage, it’s extremely valid. So, parameters were assessed like the consumption of water (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), the addition content of polypropylene staple fiber (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), the type of cement (CP IV; CP V-ARI) and age, different for each test performed. The tests performed for this assessment were the compressive strength, flexural tensile strength, unrestrained drying shrinkage and restrained drying shrinkage. The results of mechanical tests shown the significant influence of the kind of cement and age assessed in the strength of concrete. The addition content of polypropylene staple fiber exerted little influence on the results of mechanical tests, but it was significant, with increases of 5% in the results of compressive strength for the mixtures with addition levels of 300g/m³ e 600g/m³. However for the flexural tensile strength, this parameter didn’t show significant. The water consumption didn’t influence significantly the results of mechanical tests, since the ratio a/c was constant for all concretes studied. In the unrestrained drying shrinkage, the kind of cement didn’t show importance for the results. This behavior also observed for the addition content of polypropylene staple fiber, which didn’t reduce the magnitude of free drying shrinkage. However, the water consumption influenced significantly in the results, demonstrating the existence of a direct relationship between it and the phenomenon studied. In the restrained drying shrinkage, the cracking tendency of the concrete studied was significantly affected by the consumption of water present in the mixture. Together, the results of this test showed that the addition content of polypropylene staple fiber is a parameter that should be provided as the others materials of the concrete mixture, i.e., the amount of polypropylene staple fiber incorporated into the cementitious composite can’t be a value fixed, similar to any type of concrete mixture.

Mudanças volumétricas presentes na matriz cimentícia, oriundas dos processos de hidratação e de secagem do compósito cimentício, geram uma tendência de fissuração no material. Em pisos de concreto, a presença de tal manifestação patológica, decorrente do fenômeno da retração por secagem, é extremamente preocupante. Desta forma, a realização de esforços visando avaliar a influência de materiais constituintes do traço do concreto e seus proporcionamentos, com o intuito de reduzir a tendência de fissuração do material, gerada pelo fenômeno da retração por secagem, é extremamente válida. Para isto, foram avaliados fatores controláveis como o consumo de água (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), o teor de adição de microfibras de polipropileno (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), o tipo de cimento (CP IV; CP V-ARI) e a idade, variável para cada ensaio realizado. Os ensaios empregados para esta avaliação foram o de resistência à compressão uniaxial, resistência à tração na flexão, retração por secagem livre e retração por secagem restringida. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram a influência significativa do tipo de cimento e da idade avaliada na resistência do concreto. O teor de adição de microfibras de polipropileno exerceu uma pequena influência, porém significativa, com incrementos de 5% nos resultados mecânicos do ensaio de resistência à compressão uniaxial para os traços com teores de adição de 300g/m³ e 600g/m³. No entanto para o ensaio de resistência à tração na flexão, tal variável não se demonstrou significativa. O fator consumo de água não influenciou significativamente nos resultados correspondentes aos ensaios mecânicos, uma vez que a relação a/c manteve-se constante para todos os concretos estudados. No ensaio de retração por secagem livre, o tipo de cimento não demonstrou significância relevante para os resultados obtidos. Comportamento este, também observado para o teor de adição de microfibras de polipropileno, o qual não reduziu a magnitude da retração por secagem livre. Diferentemente do observado para a variável consumo de água, a qual influenciou significativamente nos dados obtidos, demonstrando a existência de uma relação direta entre a mesma e o fenômeno estudado. No ensaio de retração por secagem restringida, a tendência de fissuração dos concretos estudados foi influenciada significativamente pelo consumo de água presente na mistura. Conjuntamente, os resultados obtidos neste ensaio demonstraram que o teor de adição de microfibras de polipropileno é uma variável que deve ser proporcionada como os demais materiais constituintes do traço do concreto, ou seja, a quantidade incorporada no compósito cimentício não pode ser um valor determinado, semelhante para qualquer tipo de concreto. / Volumetric changes present in the cement paste matrix, coming from the processes of hydration and drying of cementitious composites, generate a cracking tendency in the material. In the concrete floor, this cracking tendency is extremely worrying. In this sense, efforts to evaluate the influence of important parameters in the mixture proportions of concrete, for decrease the cracking tendency due to drying shrinkage, it’s extremely valid. So, parameters were assessed like the consumption of water (175l/m³; 190l/m³; 205l/m³), the addition content of polypropylene staple fiber (0g/m³; 300g/m³; 600g/m³; 900g/m³), the type of cement (CP IV; CP V-ARI) and age, different for each test performed. The tests performed for this assessment were the compressive strength, flexural tensile strength, unrestrained drying shrinkage and restrained drying shrinkage. The results of mechanical tests shown the significant influence of the kind of cement and age assessed in the strength of concrete. The addition content of polypropylene staple fiber exerted little influence on the results of mechanical tests, but it was significant, with increases of 5% in the results of compressive strength for the mixtures with addition levels of 300g/m³ e 600g/m³. However for the flexural tensile strength, this parameter didn’t show significant. The water consumption didn’t influence significantly the results of mechanical tests, since the ratio a/c was constant for all concretes studied. In the unrestrained drying shrinkage, the kind of cement didn’t show importance for the results. This behavior also observed for the addition content of polypropylene staple fiber, which didn’t reduce the magnitude of free drying shrinkage. However, the water consumption influenced significantly in the results, demonstrating the existence of a direct relationship between it and the phenomenon studied. In the restrained drying shrinkage, the cracking tendency of the concrete studied was significantly affected by the consumption of water present in the mixture. Together, the results of this test showed that the addition content of polypropylene staple fiber is a parameter that should be provided as the others materials of the concrete mixture, i.e., the amount of polypropylene staple fiber incorporated into the cementitious composite can’t be a value fixed, similar to any type of concrete mixture.