With the addition of textile fibres that alters pore structure, the novel Textile Fibre Reinforced Concrete (TFRC) exhibits great potential in reducing drying shrinkage and enhancing long-term durability. To advance material design, this study aims at developing a coupled experimental-numerical framework with a data-enhanced approach to identify the essential material properties that govern the moisture transportation in TFRC. The scope of analysis covers the TFRC manufactured with various fibre types and different fibre volumes, where the time-dependent effect associated with early age is investigated. An inverse analysis framework, coupling Particle Swarm Optimization (PSO) and extended support vector regression (XSVR), is developed and validated against experimentation by monitoring moisture distribution. Results reveals that the incorporation of textile fibres leads to a substantial reduction in the moisture diffusivity of TFRC, as opposed to conventional concrete of identical w/b and aggregate content. Notably, TFRC mixtures with 0.4% Nylon twist and PTT600 fibres showed a 95% reduction in moisture diffusivity compared to the conventional concrete. This discovery illustrates the capability of textile fibres, when optimally introduced, to mitigate moisture loss from cementitious materials, reducing drying shrinkage of concrete building. The proposed approach is demonstrated to be able to robustly quantify the early-age moisture transportation in TFRC, which is of potential to guide future concrete design of using textile fibre reinforcement towards controlling early-age shrinkage in building industry.

Extensive areal distribution of expansive soil is a timely concern in engineering challenges. Geopolymers outperform conventional cement/lime treatment in expansive soil stabilization due to their superior mechanical and durability performance. However, the excessive cost and carbon footprint of commercial alkaline activators hinder geopolymer's widespread application. This study aims to derive a cost-effective, carbon-conscious mix to stabilize expansive soil using waste-based geopolymerization. Class F fly ash was activated via a novel solution of rice husk ash (RHA)-derived silicate and NaOH. Three factors (NaOH/RHA, NaOH molarity, mixing duration) were considered using the Taguchi method and utility concept for mix optimization, while further investigations were tailored to explore the effects of curing temperature (room temperature, 30 °C, and 40 °C) and the curing period (7, 14, and 28 days) on the strength development of treated soil. The results indicate that NaOH/RHA = 0.6, NaOH molarity = 3 mol/L, and a mixing duration of 40 min with curing temperatures of around 30 °C are ideal for maximizing the strength cost-effectively while significantly reducing the swell pressure (up to 28%). The shift from commercial Na 2 SiO 3 to RHA-silicate is 89% cheaper and reduces the carbon footprint by 70%. The study benefits sustainable ground stabilization and efficient waste management.

Abstract Greening of the construction sector has witnessed the widespread practice of recycling fly ash into building materials for decades. The control of ash waste quality is an important aspect for its viability as a supplementary cementitious material, where the detailed physical and chemical characteristics play crucial roles. To better facilitate informed greener design, a novel method is leveraged to study particularly the influence of amorphous content in fly ash on binder hydration. In this study, a coupled kinetic-thermodynamic approach is implemented to realise comprehensive hydration assessment. The adopted kinetics-based model is developed following unified theory to quantify the hydration/reaction degrees for cement and fly ash. Such kinetic information is further utilised in thermodynamic analysis, powered by Gibbs energy minimisation method, to evaluate the time-dependent phase assemblage of cementitious system upon continuous hydration. The applied technique is carefully verified against a series of reported tests, before further exploited to conduct numerical explorations. Computational findings highlight the influence of amorphous content in fly ash on the chemo-physical–mechanical properties of concrete products, providing insights for future sustainable construction material design.