In this study, potential of three machine learning techniques i.e., M5P, Support vector machines and Gaussian processes were evaluated to find the best algorithm for the prediction of flexural strength of concrete mix with steel fibre. The study comprises the comparison of results obtained from above-said techniques for given dataset. The dataset consists of 124 observations from past research studies and this dataset is randomly divided into two subsets namely training and testing datasets with (70-30)% proportion by weight. Cement, fine aggregates, coarse aggregates, water, super plasticizer/ high-range water reducer, steel fibre, fibre length and curing days were taken as input parameters whereas flexural strength of the concrete mix was taken as the output parameter. Performance of the techniques was checked by statistic evaluation parameters. Results show that the Gaussian process technique works better than other techniques with its minimum error bandwidth. Statistical analysis shows that the Gaussian process predicts better results with higher coefficient of correlation value (0.9138) and minimum mean absolute error (1.2954) and Root mean square error value (1.9672). Sensitivity analysis proves that steel fibre is the significant parameter among other parameters to predict the flexural strength of concrete mix. According to the shape of the fibre, the mixed type performs better for this data than the hooked shape of the steel fibre, which has a higher CC of 0.9649, which shows that the shape of fibers do effect the flexural strength of the concrete. However, the intricacy of the mixed fibres needs further investigations. For future mixes, the most favorable range for the increase in flexural strength of concrete mix found to be (1-3)%.
Abdelaziz Yousuf, Mohamed;Orhan, Canpolat;Mukhallad M., Al-Mashhadani
Computers and Concrete
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v.30
no.6
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pp.421-432
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2022
Recently, the interminable ozone depletion and the global warming concerns has led to construction industries to seek for construction materials which are eco-friendly. Regarding this, Geopolymer Concrete (GPC) is getting great interest from researchers and scientists, since it can operate by-product waste to replace cement which can lead to the reduction of greenhouse gas emission through its production. Also, compared to ordinary concrete, geopolymer concrete belongs improved mechanical and durability properties. In spite of its positive properties, the practical use of geopolymer concrete is currently limited. This is primarily owing to the scarce structural, design and application knowledge. This study investigates the Mechanical and Durability of Geopolymer Concrete Containing Fibers and Recycled Aggregate. Mixtures of elastoplastic fiber reinforced geopolymer concrete with partial replacement of recycled coarse aggregate in different proportions of 10, 20, 30, and 40% with natural aggregate were fabricated. On the other hand, geopolymer concrete of 100% natural aggregate was prepared as a control specimen. To consider both strength and durability properties and to evaluate the combined effect of recycled coarse aggregate and elastoplastic fiber, an elastoplastic fiber with the ratio of 0.4% and 0.8% were incorporated. The highest compressive strength achieved was 35 MPa when the incorporation of recycled aggregates was 10% with the inclusion of 0.4% elastoplastic fiber. From the result, it was noticed that incorporation of 10% recycled aggregate with 0.8% of the elastoplastic fiber is the perfect combination that can give a GPC having enhanced tensile strength. When specimens exposed to freezing-thawing condition, the physical appearance, compressive strength, weight loss, and ultrasonic pulse velocity of the samples was investigated. In general, all specimens tested performed resistance to freezing thawing. the obtained results indicated that combination of recycled aggregate and elastoplastic fiber up to some extent could be achieved a geopolymer concrete that can replace conventional concrete.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.1
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pp.74-79
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2022
In this study, the effect of a sudden decrease in internal humidity and a decrease in hydration level due to the tight internal structure of high-strength concrete and cement composites was investigated. To verify the change in the internal Si hydration, waste glass foam beads were used as a lightweight aggregate, and the internal unreacted hydrate reduction and hydrate formation tendency were identified over the mid- to long-term. Waste glass foam beads were mixed with 5, 10, and 20 %, and were used by pre-wetting. As the mixing rate of the waste glass foamed beads increased, the strength showed a tendency to decrease. In addition, when the mixing amount of pre-wetted waste glass foam beads increases inside through XRD analysis, TGA analysis, and Si NMR analysis, it is judged that the hydration degree of internal Si is different because moisture is supplied to the paste.
To investigate the relationship between compressive strength ($q_u$) of Lightweight Air-mixed soil (LAS) and its physical deformation coefficient ($E_{50}$), a series of unconfined compressive tests have been performed on specimens of LAS according to various dredged soil types by percentage of sand, silt and clay. From the results it was found that the cement content ($C_i$) and unit weight (${\gamma}_m$) are most influence factors on strength, and percentage of sand, silt, clay by grain size analysis (KS F2302) have more effect on compressive strength than other physical properties of soil. It was also found that the rate of strength (a) increases with curing time, but it reduces with the increase of percentage of clay ($C_%$).
This study is experimentally investigated for characteristics of lightweight air-trapped soils with uniform quality. Previously, EPS (Expanded PolyStyrene) blocks are often used as lightweight embankment, but many problems such as the level difference and cracks were caused by plastic (creep) deformation. So, a new material development is urgent. By means of alternatives, lightweight air-mixed soil using in-situ soils has been developed and applied to fields. In comparison with EPS block, lightweight air-mixed soil has less plastic (creep) deformation in long period, but the strength characteristics are different according to the soils where they are obtained. Therefore, the quality management of lightweight air-mixed soil is very difficult. Therefore in this study, characteristics of lightweight air-trapped soil using a manufactured sand with uniform quality are investigated. To found out the compression and tensile characteristics of lightweight air-tapped soils, unconfined compression test and splitting tensile test are conducted on the specimens prepared with different unit weight, cement-sand ratio and air-pore.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.2_2
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pp.289-297
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2022
Deterioration in durability of structures due to the steel corrosion is difficult to determine whether or not corrosion is initiated and how much propagated, and moreover, repair and maintenance are not easy to deal with. Therefore, preventive treatments can be the best option to avoid the deterioration. Various methods for preventing corrosion of steel, such as electrochemical treatments, anti-corrosion agents and steel surface coatings, are being developed, but economic and environmental aspects make it difficult to apply them to in-situ field. Thus, the purpose of this study was to improve corrosion resistance by using CA-based clinker that are relatively simple and expected to be economically profitable Existing CA-based clinkers had problems such as flash setting and low strength development during the initial hydration process, but in order to solve this problem, CA clinker with low initial reactivity were used as binder in this study. The cement paste used in the experiments was replaced with CA2 clinker for 0%, 10%, 20%, and 30% in OPC. And the mixture used in the chloride binding test for the extraction of water-soluble chloride was intermixed with Cl- 0.5%, 1%, 2%, and 3% by weight of binder content. To evaluate characteristic of hydration heat evolution, calorimetry analysis was performed and simultaneously chloride binding capacity and acid neutralization capacity were carried out. The identification of hydration products with curing ages was verified by X-ray diffraction analysis. The free chloride extraction test showed that the chlorine ion holding ability improved in order OC 10 > OC 30 > OC 20 > OC 0 and the pH drop resistance test showed that the resistance capability in pH 12 was OC 0 > OA 10 > OA 20 > OA 30. The XRD analyses showed that AFm phase, which can affect the ability to hold chlorine ions, tended to increase when CA2 was mixed, and that in pH12 the content of calcium hydroxide (Ca(OH)2), which indicates pH-low resistance, decreased as CA2 was mixed
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.2
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pp.187-195
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2022
This study investigated the effect of artesian pressure on mechanical properties of deep cement mixing (DCM)-improved specimens. Various laboratory tests such as unconfined compression test and scanning electron microscope (SEM) were conducted on DCM specimens which curied in a water tank with different artesian pressures. The artesian pressure was determined in consideration of the laboratory scale and the hydraulic gradient in field conditions. Results of experimental tests indicated that unconfined compressive strength, secant modulus, and unit weight of specimen decreased and water content tended to increase as an artesian pressure increased. The stress-strain behavior changed brittle to ductile behaviors as an artesian pressure increased. The outflow water from the water tank reacted with the phenolphthalein solution due to the leaching phenomenon of the improved specimen. SEM analysis also confirmed that a small amount of ettringite was formed between soil particles in the specimens with artesian pressure.
Chi Zhang;Shi-ju Ma;Yuan-cheng Guo;Ming-yu Li;Babak Safaei
Geomechanics and Engineering
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v.34
no.1
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pp.17-27
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2023
Taking a subway shield tunnel in a certain section of Zhengzhou Metro Line 5 as an example, the field tests of shield cutting cement-soil monopile composite foundation were carried out. The load and internal force of the tunnel lining under the action of composite foundation were tested on-site and the distribution characteristics and variation laws of earth pressure around the tunnel under the load holding state of the composite foundation were analyzed. Five different load combinations (i.e., overburden load theory + q0, Terzaghi's theory + q0, Bierbaumer's theory + q0, Xie's theory + q0, and the proposed method (the combination of compound weight method and Terzaghi's theory) + q0) were used to calculate the internal force of the tunnel structure and the obtained results were compared with the measured internal force results. The action mode of earth pressure on the tunnel lining structure was evaluated. Research results show that the earth pressure obtained by the calculation method proposed in this paper was more consistent with the measured value and the deviation between the two was within 5%. The distribution of the calculated internal force of the tunnel structure was more in line with the distribution law of field test data and the deviation between the calculated and measured values was small. This effectively verified the rationality and applicability of the proposed calculation method. Research results provided references for the design and evaluation of shield tunnels under the action of composite foundations.
Denise-Penelope N. Kontoni;Behnaz Jahangiri;Ahmad Dalvand;Mozafar Shokri-Rad
Advances in concrete construction
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v.15
no.1
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pp.23-39
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2023
One of the important problems of concrete placing is the concrete compaction, which can affect the strength, durability and apparent quality of the hardened concrete. Therefore, vibrating operations might be accompanied by much noise and the need for training the involved workers, while inappropriate functioning can result in many problems. One of the most important methods to solve these problems is to utilize self-compacting cementitious composites instead of the normal concrete. Due to their benefits of these new materials, such as high tensile, compressive, and flexural strength, have drawn the researchers' attention to this type of cementitious composite more than ever. In this experimental investigation, six mixing designs were selected as a base to acquire the best mechanical properties. Moreover, forty-eight rectangular composite panels with dimensions of 300 mm × 400 mm and two thickness values of 30 mm and 50 mm were cast and tested to compare the flexural and impact energy absorption. Steel fibers with volume fractions of 0%, 0.5% and 1% and with lengths of 25 mm and 50 mm were imposed in order to prepare the required cement composites. In this research, the composite panels with two thicknesses of 30 mm and 50 mm, classified into 12 different groups, were cast and tested under three-point flexural bending and repeated drop weight impact test, respectively. Also, the examination and comparison of flexural energy absorption with impact energy absorption were one of the other aims of this research. The obtained results showed that the addition of fibers of longer length improved the mechanical properties of specimens. On the other hand, the findings of the flexural and impact test on the self-compacting composite panels indicated a stronger influence of the long-length fibers.
Park, Kang Yong;Lee, Jae Jun;Kwon, Soo Ahn;Jeong, Jin Hoon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.3D
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pp.271-278
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2010
Semi rigid pavement is a pavement type using advantages of both flexibility of asphalt pavement and rigidity of concrete pavement by infiltrating cement paste into voids of open graded asphalt mixtures. The semi rigid pavement has better smoothness and smaller driving vibration or noise comparing to the concrete pavement, and has smaller permanent deformation and has temperature falling effect comparing to the asphalt pavement. The temperature falling effect were investigated at a semi rigid overlay pavement test section, and the temperature falling and water retaining effects were verified by measuring the temperature and weight of specimens at a housetop. Horizontal and vertical stresses and strains were compared by structural analysis of the semi rigid pavement and asphalt pavement using the Abaquser o, a commercial 3D finite element analysis program. The results were verified by Bisar 3.0, a multi-layered elastic analysis program. Performance of the semi rigid pavement and asphalt pavement were compared by predicting fatigue cracking based on the structural analysis results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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