This study investigated the flowability and mechanical properties of cost-effective steel fiber reinforced ultra-high performance concrete (UHPC) by using locally available materials for field-cast application. To examine the effect of mixture constituents, five mixtures with different fractions of silica fume, silica powder, ground granulated blast furnace slag (GGBS), silica sand, and crushed natural sand were proportionally prepared. Comprehensive experiments for different mixture designs were conducted to evaluate the fresh- and hardened-state properties of self-consolidating UHPC. The results showed that the proposed UHPC had similar mechanical properties compared with conventional UHPC while the flow retention over time was enhanced so that the field-cast application seemed appropriately cost-effective. The self-consolidating UHPC with high flowability and low viscosity takes less total mixing time than conventional UHPC up to 6.7 times. The X-ray computed tomographic imaging was performed to investigate the steel fiber distribution inside the UHPC by visualizing the spatial distribution of steel fibers well. Finally, the tensile stress-strain curve for the proposed UHPC was proposed for the implementation to the structural analysis and design.
In order to enhance the greenness in the strain-hardening composites and to reduce the high cost of typical polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composite (PVA-ECC), an affordable strain-hardening composite with green binder content has been proposed. For optimizing the strain-hardening behavior of cementitious composites, this paper investigates the effects of polypropylene fibers on the first cracking strength, fracture properties, and micromechanical parameters of cementitious composites. For this purpose, digital image correlation (DIC) technique was utilized to monitor crack propagation. In addition, to have an in-depth understanding of fiber/matrix interaction, scanning electron microscope (SEM) analysis was used. To understand the effect of fibers on the strain hardening behavior of cementitious composites, ten mixes were designed with the variables of fiber length and volume. To investigate the micromechanical parameters from fracture tests on notched beam specimens, a novel technique has been suggested. In this regard, mechanical and fracture tests were carried out, and the results have been discussed utilizing both fracture and micromechanical concepts. This study shows that the fiber length and volume have optimal values; therefore, using fibers without considering the optimal values has negative effects on the strain-hardening behavior of cementitious composites.
International conference on construction engineering and project management
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2009.05a
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pp.1630-1636
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2009
Nine alkali-activated (AA) mortars were mixed and cured at water or air-dried conditions to explore the significance and limitation for the application of the combination of Ba and Ca ions as an alkali-activator. Ground granulated blast-furnace slag (GGBS) was used for source materials, and calcium hydroxide (Ca(OH)2) and barium hydroxide (Ba(OH)2) were employed as alkali activators. Test results clearly showed that the water curing condition was more effective than the air-dried curing condition for the formation of the denser calcium silicate hydrate (C-S-H) gels that had a higher molar Si/Ca ratio, resulting in a higher strength development. At the same time, the introduction of Ba(OH)2 led to the formation of 2CaO·Al2O3·SiO2·8H2O (C2ASH8) hydrates with higher molar Si/Al and Ca/Al ratios. Based on the test results, it can be concluded that the developed cementless mortars have highly effective performance and high potential as an eco-friendly sustainable building material.
Kim, Ho-Jin;Jeong, Su-Mi;Pyeon, Myeong-Jang;Kim, Ju-Sung;Park, Sun-Gyu
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2022.04a
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pp.109-110
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2022
Recently, it tend to increase the high-rise and large-scale of buildings and the developtment of construction technology can to be applied reinforced concrete structures to high-rise buildings. However, when a high-rise buildings is constructed with reinforced concrete, it has a disadvantage that buildings weight increases. In order to resolve the weight of reinforced concrete structures, various types of lightweight aggregates become development and research. Although lightweight aggregates can be reduced the weight of concrete, the strength of ITZ(Interfacial Transition Zone) is lowered due to its less strength than natural aggregates. In this study, an experimental study was conducted to coat the surface of lightweight aggregates with GGBFS(ground granulated blast furnace slag) to improve the strength of cement matrix mixed with lightweight aggregates. Result of this experimental study shows that the compressive strnegth of the surface coating lightweight aggregates was higher than general lightweight aggregates. Also, it was considered that this is because the pore at the ITZ of the surface-coated lightweight aggregates mixed cement matrix are filled with GGBFS fine particle.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2021.05a
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pp.23-24
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2021
The use of recycled concrete aggregates (RCA) as a substitute for natural aggregates in new concrete produces both economic and environmental advantages. Most of the RCA applications for pavements have been primarily applied to support layers for roads and airfields. This paper summarizes a work completed at the University of Illinois in partnership with the O'Hare Modernization Program to examine the effect of coarse and fine RCA on the concrete's fresh and hardened properties for airfield rigid pavement applications. Ten different RCA concrete mixtures were prepared with the incorporation of different percentages of RCA fines as well as replacement of cement with high volume percentages of supplementary cementitious materials such as Class C fly ash and ground granulated blast furnace slag to improve the workability and long-term properties of RCA concrete. All the mixes on this stage included 100% recycled coarse aggregates and the Two-Stage Mixing Approach was used as a mixing procedure. Based on the results obtained in the research, mixes with high percentages of recycled fine and coarse aggregates could be used for construction of airfield concrete pavements in conjunction with supplementary cementitious materials
Sasui, Sasui;Kim, Gyu Yong;Lee, Sang Kyu;Son, minjae;Hwang, Eui Chul;Nam, Jeong Soo
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2020.11a
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pp.77-78
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2020
An alkaline activator was synthesized by dissolving waste glass powder (WGP) in NaOH-4M solution to explore its effects on the Class-C fly ash (FA) and ground granulated blast furnace slag (GGBS) based alkali-activated material (AAM). The compressive strength and porosity were measured, and (SEM-EDX) were used to study the hydration mechanism and microstructure. Results indicated that the composition of alkali solutions was significant in enhancing the properties of the obtained AAM. As the amount of dissolved WGP increased in alkaline solution, the silicon concentration increased, causing the accelerated reactivity of FA/GGBS to develop Ca-based hydrate gel as the main reaction product in the system, thereby increasing the strength. Further increase in WGP dissolution led to strength loss, which were believed to be due to the excessive water demand of FA/GGBS composites to achieve optimum mixing consistency. Increasing the GGBS proportion in a composite also appeared to improve the strength which contributed to develop C-S-H-type hydration.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2021.05a
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pp.225-226
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2021
Recently, environmental problems have emerged as a major issue all over the world due to an increase in carbon dioxide(CO2). The amount of CO2 generated during cement production accounts for 6% to 8% of domestic CO2 emissions and a solution to reduce CO2 emissions the construction industry is trying to use mineral admixtures to reduce cement. Since digestion has no firing process the advantage of it is that there is no air pollution to occur. In this study, we studied the compressive strength of binary non-cement mortar containing rice husk powder extracted from digestion by the ratio of 10%, 20%, 30%, 40%. As a result, the table flow was increased when the mixing rate of rice husk powder extracted from digestion was higher, and the highest compressive strength was shown when the rice husk powder extracted from digestion mixing rate was 10%.
Sasui, Sasui;Kim, Gyu Yong;Son, Min Jae;Pyeon, Su Jeong;Suh, Dong Kyun;Nam, Jeong Soo
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2021.11a
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pp.21-22
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2021
This study incorporates fine waste glass (GS) as a replacement for natural sand (NS) in ground granulated blast furnace slag (GGBS) based alkali activated mortar (AAm). Tests were conducted on the AAm to determine the mechanical properties, apparent porosity and the durability based on its resistance to Na2SO4 5% and H2SO4 2% concentrated solutions. The study revealed that increasing GS up to 100 wt%, increased strength and decreased porosity. The lower porosity attained with the incorporation of GS, improved the resistance of mortar to Na2SO4 and thus increasing durability. However, the durability of mortar to H2SO4 solution was negatively impacted with the further reduction of porosity observed with increasing GS above 50 wt.% believed to be caused by the stress induced as a result of expansive reaction products created when the mortar reacted with acid.
The construction industry, one of the biggest producers of greenhouse emissions, is under a lot of pressure as a result of growing worries about how climate change may affect local communities. Geopolymer concrete (GPC) has emerged as a feasible choice for construction materials as a result of the environmental issues connected to the manufacture of cement. The findings of this study contribute to the development of machine learning methods for estimating the properties of eco-friendly concrete, which might be used in lieu of traditional concrete to reduce CO2 emissions in the building industry. In the present work, the compressive strength (fc) of GPC is calculated using random forests regression (RFR) methodology where natural zeolite (NZ) and silica fume (SF) replace ground granulated blast-furnace slag (GGBFS). From the literature, a thorough set of experimental experiments on GPC samples were compiled, totaling 254 data rows. The considered RFR integrated with artificial hummingbird optimization (AHA), black widow optimization algorithm (BWOA), and chimp optimization algorithm (ChOA), abbreviated as ARFR, BRFR, and CRFR. The outcomes obtained for RFR models demonstrated satisfactory performance across all evaluation metrics in the prediction procedure. For R2 metric, the CRFR model gained 0.9988 and 0.9981 in the train and test data set higher than those for BRFR (0.9982 and 0.9969), followed by ARFR (0.9971 and 0.9956). Some other error and distribution metrics depicted a roughly 50% improvement for CRFR respect to ARFR.
Kim, Tae-Wan;Kang, Choonghyun;Bae, Ju-Ryong;Kim, In-Tae
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.2
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pp.124-132
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2018
This research presents the results of an investigation on the characteristic of multi-component blended high fluidity mortars. The binder was blended ordinary Portland cement(OPC), ground granulated blast furnace slag(GGBFS), calcium sulfoaluminate(CSA) and ultra rapid setting cement(URSC). The GGBFS was replaced by OPC from 30%(P7 series), 50%(P5 series) and 70%(P3 series), CSA and URSC was 10% or 20% mass. The superplasticizer of polycarboxylate type were used. A constant water-to-binder ratio(w/b)=0.35 was used for all mixtures. Test were conducted for mini slump, setting time, V-funnel, compressive strength and drying shrinkage. According to the experimental results, the contents of superplasticizer, V-funnel and compressive strength increases with an increase in CSA or URSC contents for all mixtures. Moreover, the setting time and drying shrinkage ratio decrease with and increase in CSA or URSC. CSA decreased dry shrinkage but URSC had less effect. However, the mixed binders of CSA and URSC had a large effect of reducing drying shrinkage by complementary effect. This is effective for improving the initial strength of URSC, and CSA is effective for the expansion and improvement of long-term strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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