In this study, the influence of coarse aggregate size and type on chloride penetration of concrete was investigated, and the grey correlation analysis was applied to find the key influencing factor. Furthermore, the proposed 6-10-1 artificial neural network (ANN) model was constructed, and performed under the MATLAB program. Training, testing and validation of the model stages were performed using 81 experiment data sets. The results show that the aggregate type has less effect on the concrete permeability, compared with the size effect. For concrete with a lower w/b, the coarse aggregate with a larger particle size should be chose, however, for concrete with a higher w/c, the aggregate with a grading of 5-20 mm is preferred, too large or too small aggregates are adverse to concrete chloride diffusivity. A new idea for the optimum selection of aggregate to prepare concrete with a low penetration is provided. Moreover, the ANN model predicted values are compared with actual test results, and the average relative error of prediction is found to be 5.62%. ANN procedure provides guidelines to select appropriate coarse aggregate for required chloride penetration of concrete and will reduce number of trial and error, save cost and time.
This study investigates spalling properties of high performance concrete, 60MPa clan, made with the various types of coarse aggregate and adding ratio of polypropylene(PP) fiber. As experimental parameters, totally sixteen specimens of ${\phi}100{\times}200mm$ in size are prepared: one specimen for control without fiber, ten specimens with different coarse aggregate types, along with 0.05, 0.1, 0.15 percent of PP fiber in each. 1 hour fire test is conducted and then spalling appearance, spalling degree and residual compressive strength are examined. In addition, sit specimens made with two types of coarse aggregate site, along with same adding ratio of fiber are supplementally done, and only spalling properties is examined. Test results showed that control concrete and most specimens containing 0.05% of PP fiber exhibited 4 to 3 level of spalling degree, resulting severe explosive spalling, except for the specimen using basalt aggregate(Bc) showing 2 to 3 level of that. Especially, the Bc specimen containing 0.1% of the fiber exhibited that residual compressive strength value was 32%, which is 10% higher than other specimens using limestone or granite. Spalling resistance performance was also effective as aggregate size increase.
Reduction of disposal of waste materials due to construction demolition has become a great concern in recent decades. The research work presents the hardened properties of concrete where the partial substitution of recycled coarse aggregate with natural aggregate in amount of 0%, 10%, 30% and 50%. By using different mixed proportions, fresh and hardened properties of concrete were conducted for this investigation. These properties were compared with control concrete. It can be seen that all of the hardened properties of concrete were decreased with the increasing percentage of recycled aggregate in concrete mixes. It was noticed that up to 30% recycled aggregate replacement can be yielded the optimum strength when it used in normal concrete. Finally, it can be said that disposed recycled concrete utilizing as a partial replacement in natural aggregate is a great way to reuse and reduce environmental hazards which achieve sustainability approach in the construction industry.
Yaragal, Subhash C.;Kumar, B. Chethan;Mate, Krishna
Computers and Concrete
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제23권6호
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pp.421-431
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2019
The alarming rate of depletion of natural stone based coarse aggregates is a cause of great concern. The coarse aggregates occupy nearly 60-70% by volume of concrete being produced. Research efforts are on to look for alternatives to stone based coarse aggregates from sustainability point of view. Response surface methodology (RSM) is adopted to study and address the effect of ferrochrome slag (FCS) replacement to coarse aggregate replacement in the ordinary Portland cement (OPC) based concretes. RSM involves three different factors (ground granulated blast furnace slag (GGBS) as binder, flyash (FA) as binder, and FCS as coarse aggregate), with three different levels (GGBS (0, 15, and 30%), FA (0, 15, and 30%) and FCS (0, 50, and 100%)). Experiments were carried out to measure the responses like, workability, density, and compressive strength of FCS based concretes. In order to optimize FCS replacement in the OPC based concretes, three different traditional optimization techniques were used (grey relational analysis (GRA), technique for order of preference by similarity (TOPSIS), and desirability function approach (DFA)). Traditional optimization techniques were accompanied with principal component analysis (PCA) to calculate the weightage of responses measured to arrive at the final ranking of replacement levels of GGBS, FA, and FCS in OPC based concretes. Hybrid combination of PCA-TOPSIS technique is found to be significant when compared to other techniques used. 30% GGBS and 50% FCS replacement in OPC based concrete was arrived at, to be optimal.
The article presents the results of examination of the fractal dimension D of concrete specimen fracture surfaces obtained in fracture toughness tests. The concretes were made from three different types of coarse aggregate: gravel, dolomite and basalt aggregate. Ordinary concretes (C40) and high-performance concretes (HPC) were subjected to testing after 7, 14, 28 and 90 days of curing, respectively. In fracture toughness and compressive tests, different behaviours of concretes were found, depending on the type of aggregate and class of concrete (C40, HPC). A significant increase in the strength parameters tested occurred also after a period of 28 days (up to the $90^{th}$ day of curing) and was particularly large for concretes C40. Fractal examinations performed on fracture replicas showed that the fractal dimension D was diverse, depending on the coarse aggregate type and concrete class being, however, statistically constant after 7 and 14 days for respective concretes during curing. The fractal dimension D was the greater, the worse strength properties were possessed by the concrete. A cross-grain crack propagation occurred in that case, due to weak cohesion forces at the coarse aggregate/mortar interface. A similar effect was observed for C40 and HPC made from the same aggregate. A greater dimension D was exhibited by concretes C40, in which case the fracture was easier to form compared with high-performance concretes, where, as a result of high aggregate/mortar cohesion forces, the crack propagation was of inter-granular type, and the resulted fracture was flatter.
PURPOSES : This study was performed to determine a systematic approach for measuring the coefficient of thermal expansion (COTE) of concrete specimens. This approach includes the initial calibration of measurement equipment. Test variables include coarse aggregate types such as natural aggregate, job-site produced recycled concrete aggregate, and recycled aggregate processed from an intermediate waste treatment company. METHODS : First, two cylindrical SUS-304 specimens with a known COTE value of $17.3{\times}10^{-6}m/m/^{\circ}C$. were used as reference specimens for the calibration of each measurement system. The well-known AASHTO TP-60 COTE apparatus for concrete measurement was utilized in this study. Four different measurement apparatuses were used with each LVDT installed and a calibration value was determined using each measurement apparatus. RESULTS : In the initial experimental stage, calibration values for each measurement apparatus were assumed to be almost identical. However, using the SUS-304 samples as a reference, the calibration values for the four different measurement apparatuses were found to range from 3.49 to $8.86{\times}10^{-6}m/m/^{\circ}C$. Using different adjusted values for each measurement apparatuses, COTE values for the three different concrete specimens were obtained. The COTE value of concrete made with natural coarse aggregate was $9.91{\times}10^{-6}m/m/^{\circ}C$, that of job-site produced recycled coarse aggregate was $10.45{\times}10^{-6}m/m/^{\circ}C$, and that of recycled aggregate processed from the intermediate waste treatment company was $10.82{\times}10^{-6}m/m/^{\circ}C$. CONCLUSIONS : We observed that the COTE value of concrete made from recycled concrete aggregates (RCA) was higher than that of concrete made from natural coarse aggregate. This difference is due to the fact that the total volumetric mortar proportion in the RCA mix is higher than that in the concrete mix made with natural coarse aggregate.
이 논문은 흡수율이 높은 제올라이트를 일반 굵은골재의 대체재로 보도용 조경포장 콘크리트에 적용하기 위한 기초 연구로서, 제올라이트 굵은골재 대체율에 따른 포장 콘크리트의 흡수성능과 강도 특성을 파악하였다. 제올라이트 굵은골재의 흡수율은 약 14%로서 일반 굵은골재와 비교하여 흡수성능이 2.5배 증가하였다. 그리고, 제올라이트 굵은골재를 포장 콘크리트에 혼입하면 굵은골재 대체율에 따라 흡수율이 증가하고, 최대 대체율 50%에서 5.2%로 일반 포장 콘크리트와 비교하여 약 42% 증가하였다. 제올라이트 혼입 포장 콘크리트의 압축강도는 대체율 20%까지 증가한 후 감소하였지만 건설기준코드에서 규정하는 압축강도 기준은 모두 충족하였다. 휨강도는 대체율 10%까지 기준강도를 만족하였으나 대체율에 따라 강도가 감소하였으며, 포장 콘크리트의 균열저항성에 영향을 주는 쪼갬인장강도는 대체율 20%까지 일반 포장 콘크리트의 강도보다 크게 나타났다. 제올라이트 혼입 포장 콘크리트의 흡수성능과 강도 특성에 대한 연구결과로부터 제올라이트 굵은골재를 일반 굵은골재의 대체재로 적용이 가능함을 확인하였다.
순환굵은골재 콘크리트에서 혼합전의 순환굵은골재에 부착되어 있었던 모르타르의 성상변화를 조사하기 위한 방법으로, 시멘트풀 속에 순환굵은골재를 투입하여 경화시킨 다음 순환굵은골재에 부착된 모르타르의 비캇경도와 공극분포를 검토하였다. 이때 순환굵은골재는 모재콘크리트의 압축강도를 3수준(25.5MPa, 41.7MPa, 60.1MPa)으로 변화시켜 제조한 것을 파쇄시킨 다음 표면건조포화상태 및 절대건조상태에서 사용되었다. 실험결과 순환굵은골재에 부착된 모르타르의 비캇경도는 순환굵은골재의 모재콘크리트의 강도가 클수록 크며, 재령이 증가할수록 크게 되는 것으로 나타났다. 또한, 시멘트풀 속에서 부착모르타르의 공극분포는 $100nm{\sim}10{\mu}m$ 크기의 공극이 감소되며, 6nm~100nm 크기의 작은 공극이 증가하는 것으로 나타났다.
The purpose of this paper is to evaluate the settlement of lightweight coarse aggregate of self-compacting lightweight concrete (SCLC) after placement of concrete on its final position. To investigate this issue, sixteen samples of concrete mixes were made. The water to cementitious materials ratios of the mixes were 0.35 and 0.4. In addition to the workability tests of self-compacting concrete (SCC) such as slump flow, V-funnel and L-box tests, a laboratory experiment was made to examine the segregation of lightweight coarse aggregate in concrete. Because of the difficulties of this test, the image processing technique of MATLAB software was used to check the segregation above too. Moreover, the fuzzy logic technique of MATLAB software was utilized to improve the clarity of the borders between the coarse aggregate and the paste of the mixtures. At the end, the results of segregation tests and software analyses are given and the accuracy of the software analyses is evaluated. It is worth noting that the minimum and maximum differences between the results of laboratory tests and software analyses were 1.2% and 9.19% respectively. It means, the results of image processing technique looks exact enough for estimating the segregation of lightweight coarse aggregate in SCLC.
This study aims to examine the influence of the unit powder content of concrete and the fine aggregate ration of high flowing concrete after the improvement of grain shape of the coarse aggregate. According to the experimental results, flowbility and compating of concrete presents the best states in the S/a which has the smallest void ratio. The coarse aggregate after improvement of grain shape has been changed from 0.68 circular ratio of disc shape to 0.73 circular shape. It lead to be down 6% of fine aggregate ratio (from 47% to 41%), which is satisfactory to compacting. Also, the improvement of grain shape of the coarse aggregate lead the lowest unit powder content to be down 60kg/㎥ from (530kg/㎥ to 470kg/㎥). And about 11% unit water content can be reduced as unit powder conent is down.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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