• Computers and Concrete
• /
• 제29권2호
• /
• pp.107-115
• /
• 2022

With the improvements in computer technologies, utilization of image processing techniques has increased in many areas (such as medicine, defence industry, other industries etc.) Many different image processing techniques are used for surface analysis, detection of manufacturing defects, and determination of physical and mechanical characteristics of composite materials. In this study, cementitious composites were obtained by addition of Grounded Granulated Blast-Furnace Slag (GGBFS), Styrene Butadiene polymer (SBR), and Grounded Granulated Blast-Furnace Slag and Styrene Butadiene polymer together (GGBFS+SBR). Expanded Polystyrene (EPS) beads were added to these cementitious composites in different ratios (20%, 40% and 60%). The mechanical and physical characteristics of the composites were determined, and homogeneity indexes of the composites were determined by image processing techniques to determine EPS distribution forms in them. Physical and mechanical characteristics of the produced samples were obtained by applying consistency, density, water absorption, compressive strength (7 and 28 days), flexural strength (7 and 28 days) and tensile splitting strength (7 and 28 days) tests on them. Also, visual examination by using digital microscope, and image analysis by using image processing techniques with open source coded ImageJ program were performed. As a result of the study, it is determined that GGBFS and SBR addition strengthens the adhesion sites formed as it increases the adhesion power of the mixture and helps to get rid of the segregation problem caused by EPS. As a result of the image processing analysis it is demonstrated that GGBFS and SBR addition has positive contribution on homogeneity index.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.929-934
• /
• 2001

This study aimed to examine the cause of latent hydraulic property manifestation of ground granulated blast-furnace slag(GGBFS) using different alkali activators in pH, type and quantity. According to the experimental result, the higher pH value accelerated lastly latent hydraulic property and the early stage strength of GCBFS was ranked as activators with the higher pH, in an order of NaOH, $Ca(OH)_{2}$ and $Na_{2}$$Co_{3}$. Also, NaOH had accelerated latent hydraulic property of GGBFS, which had 40~50% of the 3 and 7 days compressive strength of base mortar in case of using 10% of powder-weight. In the case of 30% of GGBFS substitution with annexing 2.5% $Ca(OH)_{2}$, the compressive strength on the 3 and 7 days of the early-age, was increased to 5~10% than that of the same admixture with no activator. With annexing 5.0% $Ca(OH)_{2}$, the strength was increased to 10~20%. Although activator NaOH was effective on the manifestation of latent hydraulic property, it caused cement mortar compressive strength decrease by enlarging pore diameter.

• Computers and Concrete
• /
• 제22권3호
• /
• pp.319-326
• /
• 2018

RC (Reinforced Concrete) members are always subjected to loading conditions and have construction joints when constructed on a big scale. Service life for RC structure exposed to chloride attack is usually estimated through chloride diffusion test in sound concrete, however the test is performed without consideration of effect of loading and joint. In the present work, chloride diffusion coefficient is measured in concrete cured for 1 year. In order to evaluate the effect of applied load, cold joint, and mineral admixtures, OPC (Ordinary Portland Cement) and 40%-replaced GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) concrete are prepared. The diffusion test is performed under loading conditions for concrete containing cold joint. Investigating the previous test results for 91 days-cured condition and the present work, changing diffusion coefficients with applied stress are normalized considering material type and cold joint. For evaluation of service life in RC continuous beam with 2 spans, non-linear analytical model is adopted, and service life in each location is evaluated considering the effects of applied stress, cold joint, and GGBFS. From the work, varying service life is simulated under various loading conditions, and the reduced results due to cold joint and tensile zone are quantitatively evaluated. The effect of various conditions on diffusion can provide more quantitative evaluation of chloride behavior and the related service life.

• Advances in concrete construction
• /
• 제12권6호
• /
• pp.499-505
• /
• 2021

Geopolymer binders fascinate the attention of researchers as a replacement to cement binder in conventional concrete. One-ton production of cement releases one ton of carbon-dioxide in the atmosphere. In the replacement of cement by geopolymer material, there are two advantages: one is the reduction of CO₂ in the atmosphere, second is the utilization of Fly ash and Ground granulated blast furnace slag (GGBFS) are by-products from coal and steel industries. This paper focuses on the mechanical properties of steel fiber reinforced geopolymer concrete. The framework considered in this research work is geopolymer source (Fly ash, GGBFS and crimped steel fibre) and alkaline activator which consists of NaOH and Na₂SiO₃ of molarity 8M. Here the Na₂SiO₃ / NaOH ratio was taken as 2.5. The variables considered in this experimental work include Binder content (360,420 and 450 kg/m³), the proportion of Fly ash and GGBS (70-30, 60-40 and 50-50) for three different grades of Geopolymer concrete (GPC) GPC 20, GPC 40 and GPC 60. The percentage of crimped steel fibres was varied as 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4% and 0.5%. Generally, the inclusion of steel fibres increases the flexural and split tensile strength of Geopolymer concrete. The optimum dosage of steel fibres was found to be 0.4% (by volume fraction).

• Computers and Concrete
• /
• 제31권4호
• /
• pp.327-335
• /
• 2023

The most popular building material, concrete, is intrinsically linked to the advancement of humanity. Due to the ever-increasing complexity of cementitious systems, concrete formulation for desired qualities remains a difficult undertaking despite conceptual and methodological advancement in the field of concrete science. Recognising the significant pollution caused by the traditional cement industry, construction of civil engineering structures has been carried out successfully using Geopolymer Concrete (GPC), also known as High Performance Concrete (HPC). These are concretes formed by the reaction of inorganic materials with a high content of Silicon and Aluminium (Pozzolans) with alkalis to achieve cementitious properties. These supplementary cementitious materials include Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS), a waste material generated in the steel manufacturing industry; Fly Ash, which is a fine waste product produced by coal-fired power stations and Silica Fume, a by-product of producing silicon metal or ferrosilicon alloys. This result demonstrated that GPC/HPC can be utilised as a substitute for traditional Portland cement-based concrete, resulting in improvements in concrete properties in addition to environmental and economic benefits. This study explores utilising experimental data to train artificial neural networks, which are then used to determine the effect of supplementary cementitious material replacement, namely fly ash, Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) and silica fume, on the compressive strength, tensile strength, and modulus of elasticity of concrete and to predict these values accordingly.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.12-20
• /
• 2017

본 연구는 규산나트륨($Na_2SiO_3$)으로 활성화된 고유동 대량치환슬래그 시멘트의 기초특성에 관한 연구이다. 고로슬래그 미분말(GGBFS)은 보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 40%에서 80%까지 질량치환하고 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 2.5%와 5.0% 치환하였다. 규산나트륨($Na_2SiO_3$)은 전체 결합재(OPC+GGBFS+CSA) 질량의 2%와 4% 추가하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.35이다. 본 연구에서는 미니슬럼프, V-funnel, 응결시간, 압축강도와 건조수축을 측정하였다. 실험결과 유동화제 양, V-funnel, 응결시간과 건조수축은 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 압축강도는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 원인 중 하나는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 GGBFS의 활성화를 촉진하였기 때문이다. 최고의 성능을 나타낸 배합은 CSA 5.0% + $Na_2SiO_3$ 4%를 혼합한 시험체이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2015

최근 $CO_2$ 감축을 위해 고로슬래그 미분말과 같은 혼화재의 치환율을 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 프리캐스트 콘크리트의 경우 증기양생을 실시하기 때문에 혼화재의 치환율을 높여도 초기 강도 확보에 유리한 것으로 알려져 있다. 하지만 다양한 증기양생이력에 따른 압축강도 특성에 대한 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그 다량치환(질량비 60%) 시멘트 콘크리트의 증기양생 이력에 따른 콘크리트 압축강도 특성을 규명하기 위해 물-결합재비(W/B) 32, 35%, 단위수량 135, $150,165kg/m^3$ 수준으로 콘크리트를 제조하였다. 그리고 공시체의 최고온도(50, $60^{\circ}C$) 및 최고온도유지시간(5, 6, 7hr)을 변수로 증기양생을 실시하였다. 실험결과, 증기양생을 통해 높은 초기강도를 얻을 수 있었지만 28일 압축강도에서 강도가 저하되는 현상을 확인할 수 있었다. 따라서 고로슬래그 다량치환 시멘트 콘크리트의 프리캐스트 콘크리트 부재에의 적용을 위해서는 탈형강도 및 요구강도를 확보할 수 있는 증기양생 이력에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.74-82
• /
• 2017

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS), 플라이 애시(FA) 그리고 칼슘설포알리미네이트(CSA)를 혼합한 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도와 건조수축에 대한 연구결과이다. 활성화된 삼성분계 시멘트(ATBC) 모르타르의 물-결합재 비는 0.4이다. GGBFS의 치환율은 100%, 80%, 70% 그리고 60%이며, FA는 10%, 20%, 30% 그리고 40%, CSA는 0%, 10%, 20% 그리고 30% 치환비율로 설정하였다. 혼화제는 폴리카르폭실계를 사용하였다. 활성화제는 결합제 질량에 대해 10% 수산화나트륨(NaOH) + 10% 규산나트륨($Na_2SiO_3$)을 사용하였다. 실험은 미니 슬럼프, 응결시간, V-funnel, 물흡수율, 압축강도 그리고 건조수축을 측정하였다. 실험결과 모든 배합에서 혼화제의 양, V-funnel 그리고 압축강도는 CSA 양이 증가함에 따라 증가하였다. 또한 응결시간, 물 흡수율과 건조수축은 CSA가 증가함에 따라 감소하였다. 강도증가와 건조수축 감소의 가장 큰 원인 중 하나는 CSA와 활성화제에 의한 GGBFS의 수화반응 촉진 때문이다. CSA의 혼합양은 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도 증가와 건조수축 감소에 중요 영향요인이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.96-102
• /
• 2019

고분말도 슬래그를 사용할 경우 초기재령에서의 강도발현은 우수하나 수화열 및 품질관리에 따른 문제가 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 3000급 저분말도의 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 강도특성 및 내구특성을 분석하였다. 작업성을 기준으로 3가지 배합을 고려하였으며, 압축강도와 내구특성시험이 수행되었다. 강도특성 결과 3000급 슬래그를 혼입한 콘크리트는 28일 재령에서 OPC(Ordinary Portland Cement) 배합 대비 강도가 떨어지지만 장기재령에서는 잠재수경성의 촉진으로 인하여 큰 차이가 나타나지 않았다. 탄산화 및 동결융해 실험에서는 4200급 슬래그 배합 대비 약간 우수한 저항성능이 나타났는데, 이는 동일 슬럼프를 목표로 배합을 진행하여 3000급 슬래그 배합에 단위수량을 적게 고려하였기 때문이다. 장기재령의 경우, 3000급 슬래그 배합의 염화물확산계수는 OPC 배합 대비20% 수준으로 감소하여 우수한 내염해특성이 평가되었다. 단위수량을 조정하고 3000급 저분말도의 고로슬래그 미분말을 혼입하여 사용할 경우, 기존 분말도의 슬래그가 사용된 콘크리트 및 OPC 콘크리트와 비교시 우수한 작업성능과 내구특성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제15권9호
• /
• pp.576-587
• /
• 2015

본 연구에서는 하중조건과 혼화재료의 영향을 고려하여 콜드조인트를 가진 콘크리트의 투수성을 정량적으로 실험적으로 평가하였다. 물-결합재비 0.6과 40%의 고로슬래그 미분말 치환률을 가지는 콘크리트 시편에 콜드조인트 콘크리트를 유도하였으며, 압축영역에서는 최대응력의 0%, 30%, 60%, 인장영역에서는 최대응력의 60%로 하중수준을 고려하여 투수성을 평가하였다. OPC 콘크리트 투수계수는 Control에서 $2.41{\times}10^{-11}m/s$로 평가되었는데, 압축하중 30% 조건에서 $2.07{\times}10^{-11}m/s$로 감소하였으나 60% 조건에서는 $2.36{\times}10^{-11}m/s$로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트의 투수계수는 각각 $2.17{\times}10^{-11}m/s$, $1.65{\times}10^{-11}m/s$, $1.96{\times}10^{-11}m/s$로 같은 경향을 나타내었다. 인장영역에서는 OPC 배합의 투수계수는 Control에서 $2.37{\times}10^{-11}m/s$ 였으나 60% 조건에서 $2.67{\times}10^{-11}m/s$ 로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트에서는 각각 $2.17{\times}10^{-11}m/s$, $2.24{\times}10^{-11}m/s$로 평가되었다. 압축응력 조건에서 투수성은 하중의 증가에 따라 초기에 감소하다가 증가하였으며, 인장응력 재하시에서는 빠른 증가를 나타내었다. 이는 콘크리트내의 공극구조가 하중의 증가에 따라 압밀되고 이후 미세균열발생으로 인해 투수성이 증가하게 된다. 일반 콘크리트에 비해 고로슬래그 미분말, 하중조건, 콜드조인트는 투수성을 크게 변동시키므로 이를 고려한 투수성 평가가 필요한 것으로 확인되었다.