A comprehensive review of encapsulation-based self-healing concrete for construction applications
Source abstract
Abstract
The development of self-healing concrete has received significant attention in recent years due to its ability to enhance the durability and sustainability of infrastructure. This review provides an in-depth analysis of self-healing concrete advancements, particularly in encapsulation-based techniques. In encapsulation technologies, healing agents like bacteria, polymers, and chemical compounds are embedded within glass, polymer, or ceramic shells, activating them during crack formation to restore structural integrity. These solutions address key challenges in construction while minimizing resource use and waste, aligning with circular economy principles and advancing sustainable infrastructure development. Furthermore, the review addresses critical challenges, such as the compatibility of encapsulated systems with cementitious matrices, scalability, and the cost-effectiveness of self-healing technologies in real-world applications. The paper concludes by identifying research gaps, optimizing performance under harsh environmental conditions, and expanding self-healing technologies beyond concrete to other construction materials. It emphasizes cutting-edge developments, encapsulation-based innovations, and opportunities for multi-functional applications.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Microbial Applications in Construction Materials · Concrete and Cement Materials Research · Concrete Properties and Behavior
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Enterprise Engineering “Mario Lucertini” and INSTM RU Roma-Tor Vergata, University of Rome “Tor Vergata”
Department of Engineering, Pegaso Telematic University
Department of Engineering, University of Naples Partenope
Funding
Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR) Progetti di Rilevante Interesse Nazionale · Digitalized smaRt And SusTaInable Concrete
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.jiec.2025.08.03510.1016/j.jiec.2025.08.035 ↗
2. 10.1016/j.jobe.2024.10933110.1016/j.jobe.2024.109331 ↗
3. 10.1016/j.compositesb.2020.10789210.1016/j.compositesb.2020.107892 ↗
4. 10.1002/app.4309010.1002/app.43090 ↗
5. 10.1016/j.jobe.2024.10966910.1016/j.jobe.2024.109669 ↗
6. 10.1080/21650373.2022.210115610.1080/21650373.2022.2101156 ↗
7. 10.1142/S179343111350014010.1142/S1793431113500140 ↗
8. 10.1061/(ASCE)MT.1943-553310.1061/(ASCE)MT.1943-5533 ↗
9. 10.3390/ma1509321410.3390/ma15093214 ↗
10. 10.1016/j.jobe.2024.10888610.1016/j.jobe.2024.108886 ↗
11. 10.1016/j.jclepro.2024.14192710.1016/j.jclepro.2024.141927 ↗
12. 10.1016/j.conbuildmat.2021.12401010.1016/j.conbuildmat.2021.124010 ↗
13. 10.1016/j.conbuildmat.2021.12566810.1016/j.conbuildmat.2021.125668 ↗
14. 10.1016/j.bej.2020.10784910.1016/j.bej.2020.107849 ↗
15. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13955510.1016/j.conbuildmat.2024.139555 ↗
16. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13950810.1016/j.conbuildmat.2024.139508 ↗
17. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13948310.1016/j.conbuildmat.2024.139483 ↗
18. 10.1016/j.dibe.2024.10044810.1016/j.dibe.2024.100448 ↗
19. 10.1016/j.ensm.2024.10399210.1016/j.ensm.2024.103992 ↗
20. 10.1016/j.conbuildmat.2023.13155010.1016/j.conbuildmat.2023.131550 ↗
21. 10.1016/j.cemconres.2013.11.00910.1016/j.cemconres.2013.11.009 ↗
22. 10.1061/(asce)mt.1943-5533.000250310.1061/(asce)mt.1943-5533.0002503 ↗
23. 10.1016/j.conbuildmat.2007.02.00610.1016/j.conbuildmat.2007.02.006 ↗
24. 10.1016/j.conbuildmat.2018.01.14310.1016/j.conbuildmat.2018.01.143 ↗
25. 10.1371/journal.pone.008161610.1371/journal.pone.0081616 ↗
26. 10.1016/j.cemconres.2014.03.01010.1016/j.cemconres.2014.03.010 ↗
27. 10.1016/j.conbuildmat.2021.12402810.1016/j.conbuildmat.2021.124028 ↗
28. 10.1016/j.dibe.2021.10004410.1016/j.dibe.2021.100044 ↗
29. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13927810.1016/j.conbuildmat.2024.139278 ↗
30. 10.1016/j.cemconres.2016.02.01110.1016/j.cemconres.2016.02.011 ↗
31. 10.1016/j.conbuildmat.2016.03.18010.1016/j.conbuildmat.2016.03.180 ↗
32. 10.1088/0964-1726/25/8/08400410.1088/0964-1726/25/8/084004 ↗
33. 10.3151/jact.8.17110.3151/jact.8.171 ↗
34. 10.1016/j.cscm.2024.e0419610.1016/j.cscm.2024.e04196 ↗
35. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13806510.1016/j.conbuildmat.2024.138065 ↗
36. 10.1016/j.cscm.2023.e0283510.1016/j.cscm.2023.e02835 ↗
37. 10.1016/j.cemconres.2024.10773310.1016/j.cemconres.2024.107733 ↗
38. 10.1016/j.cemconcomp.2012.01.00510.1016/j.cemconcomp.2012.01.005 ↗
39. 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.19110.1016/j.conbuildmat.2015.12.191 ↗
40. 10.1016/j.conbuildmat.2014.08.04510.1016/j.conbuildmat.2014.08.045 ↗
41. 10.1016/j.jobe.2020.10191410.1016/j.jobe.2020.101914 ↗
42. 10.3390/ma1323557510.3390/ma13235575 ↗
43. 10.3389/fmats.2019.0004810.3389/fmats.2019.00048 ↗
44. Sisomphon K, Copuroglu O, Fraaij A. Application of encapsulated lightweight aggregate impregnated with sodium monofluorophosphate as a self-healing agent in blast furnace slag mortar. Heron. 2011;56:17–36.
45. 10.1016/j.cemconcomp.2014.11.01410.1016/j.cemconcomp.2014.11.014 ↗
46. 10.1016/j.conbuildmat.2018.10.14310.1016/j.conbuildmat.2018.10.143 ↗
47. 10.1142/S021797921106683010.1142/S0217979211066830 ↗
48. 10.4028/www.scientific.net/AMR.306-307.102010.4028/www.scientific.net/AMR.306-307.1020 ↗
49. 10.1016/j.cemconcomp.2010.07.01510.1016/j.cemconcomp.2010.07.015 ↗
50. 10.1016/j.conbuildmat.2011.06.05410.1016/j.conbuildmat.2011.06.054 ↗
51. 10.1016/j.conbuildmat.2017.05.10910.1016/j.conbuildmat.2017.05.109 ↗
52. 10.1016/j.conbuildmat.2012.07.02610.1016/j.conbuildmat.2012.07.026 ↗
53. 10.1016/j.compstruc.2025.10790810.1016/j.compstruc.2025.107908 ↗
54. 10.3390/su1712535310.3390/su17125353 ↗
55. 10.1016/s0141-0229(00)00348-310.1016/s0141-0229(00)00348-3 ↗
56. 10.1080/19443994.2013.85409210.1080/19443994.2013.854092 ↗
57. 10.1016/j.cemconres.2014.06.00310.1016/j.cemconres.2014.06.003 ↗
58. 10.1007/s10295-011-1037-110.1007/s10295-011-1037-1 ↗
59. 10.1016/j.cemconcomp.2014.07.01410.1016/j.cemconcomp.2014.07.014 ↗
60. 10.1016/j.conbuildmat.2014.06.01810.1016/j.conbuildmat.2014.06.018 ↗
61. 10.1016/j.conbuildmat.2015.04.02710.1016/j.conbuildmat.2015.04.027 ↗
62. 10.1016/j.conbuildmat.2015.03.11710.1016/j.conbuildmat.2015.03.117 ↗
63. 10.1016/j.cemconres.2016.01.00910.1016/j.cemconres.2016.01.009 ↗
64. 10.1016/j.cemconcomp.2016.04.00110.1016/j.cemconcomp.2016.04.001 ↗
65. 10.3389/fmicb.2015.0122510.3389/fmicb.2015.01225 ↗
66. 10.1016/j.micres.2015.03.00910.1016/j.micres.2015.03.009 ↗
67. 10.1016/j.conbuildmat.2016.09.02310.1016/j.conbuildmat.2016.09.023 ↗
68. 10.1016/j.conbuildmat.2017.05.02110.1016/j.conbuildmat.2017.05.021 ↗
69. 10.1016/j.conbuildmat.2017.05.07410.1016/j.conbuildmat.2017.05.074 ↗
70. 10.1007/s00253-018-8782-210.1007/s00253-018-8782-2 ↗
71. 10.1016/j.ecoleng.2008.12.03610.1016/j.ecoleng.2008.12.036 ↗
72. 10.1016/j.cemconres.2009.08.02510.1016/j.cemconres.2009.08.025 ↗
73. 10.1016/j.cemconcomp.2011.03.01210.1016/j.cemconcomp.2011.03.012 ↗
74. 10.1061/(asce)mt.1943-5533.000015910.1061/(asce)mt.1943-5533.0000159 ↗
75. 10.1016/j.conbuildmat.2013.06.06110.1016/j.conbuildmat.2013.06.061 ↗
76. 10.1016/j.conbuildmat.2011.07.04210.1016/j.conbuildmat.2011.07.042 ↗
77. 10.1016/j.conbuildmat.2013.08.02310.1016/j.conbuildmat.2013.08.023 ↗
78. 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.11910.1016/j.conbuildmat.2016.06.119 ↗
79. 10.1088/1361-665X/aa516c10.1088/1361-665X/aa516c ↗
80. 10.1016/j.commatsci.2011.06.02410.1016/j.commatsci.2011.06.024 ↗
81. 10.1038/srep1086610.1038/srep10866 ↗
82. 10.4028/www.scientific.net/AMR.250-253.2810.4028/www.scientific.net/AMR.250-253.28 ↗
83. 10.1016/j.cemconcomp.2011.01.00410.1016/j.cemconcomp.2011.01.004 ↗
84. 10.1016/j.cemconcomp.2014.12.00210.1016/j.cemconcomp.2014.12.002 ↗
85. 10.1016/j.conbuildmat.2015.10.19210.1016/j.conbuildmat.2015.10.192 ↗
86. 10.1016/j.conbuildmat.2011.08.07910.1016/j.conbuildmat.2011.08.079 ↗
87. 10.1016/j.conbuildmat.2014.08.05310.1016/j.conbuildmat.2014.08.053 ↗
88. 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.03010.1016/j.conbuildmat.2016.06.030 ↗
89. 10.1016/j.progpolymsci.2015.07.00210.1016/j.progpolymsci.2015.07.002 ↗
90. 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.12710.1016/j.conbuildmat.2015.08.127 ↗
91. 10.1016/j.conbuildmat.2016.07.14310.1016/j.conbuildmat.2016.07.143 ↗
92. 10.3390/ma1001004910.3390/ma10010049 ↗
93. 10.1016/j.cemconcomp.2011.01.01010.1016/j.cemconcomp.2011.01.010 ↗
94. 10.1016/j.cemconcomp.2015.03.01010.1016/j.cemconcomp.2015.03.010 ↗
95. 10.1016/j.cemconres.2015.11.00510.1016/j.cemconres.2015.11.005 ↗
96. 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.000089210.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000892 ↗
97. 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.14010.1016/j.conbuildmat.2015.12.140 ↗
98. 10.1016/j.cemconcomp.2016.12.00510.1016/j.cemconcomp.2016.12.005 ↗
99. 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.18510.1016/j.conbuildmat.2015.12.185 ↗
100. 10.1088/0964-1726/3/2/00610.1088/0964-1726/3/2/006 ↗