Objectives: The aim of this in vitro study was to evaluate the biocompatibility of newly proposed root-end filling materials, Biodentine, Micro-Mega mineral trioxide aggregate (MM-MTA), polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement, and Smart Dentin Replacement (SDR), in comparison with contemporary root-end filling materials, intermediate restorative material (IRM), Dyract compomer, ProRoot MTA (PMTA), and Vitrebond, using human periodontal ligament (hPDL) fibroblasts. Materials and Methods: Ten discs from each material were fabricated in sterile Teflon molds and 24-hour eluates were obtained from each root-end filling material in cell culture media after 1- or 3-day setting. hPDL fibroblasts were plated at a density of $5{\times}10^3/well$, and were incubated for 24 hours with 1:1, 1:2, 1:4, and 1:8 dilutions of eluates. Cell viability was evaluated by XTT assay. Data was statistically analysed. Apoptotic/necrotic activity of PDL cells exposed to material eluates was established by flow cytometry. Results: The Vitrebond and IRM were significantly more cytotoxic than the other root-end filling materials (p < 0.05). Those cells exposed to the Biodentine and Dyract compomer eluates showed the highest survival rates (p < 0.05), while the PMTA, MM-MTA, SDR, and PMMA groups exhibited similar cell viabilities. Three-day samples were more cytotoxic than 1-day samples (p < 0.05). Eluates from the cements at 1:1 dilution were significantly more cytotoxic (p < 0.05). Vitrebond induced cell necrosis as indicated by flow cytometry. Conclusions: This in vitro study demonstrated that Biodentine and Compomer were more biocompatible than the other root-end filling materials. Vitrebond eluate caused necrotic cell death.
This paper investigated how Fine Fly Ash (FFA) with $14,000\;cm^2/g$ of Fineness affects the micro structure and material properties of High-Performance Concrete (HPC) before and after hardening from Material Test of HPC and Cement Paste. FFA is applied as a substitute of Silica Fume which is used necessarily in producing HPC. As a Material Test results, 5% FFA series specimen shows the lower fluidity than SF series specimen. When, however, the Fluidity of 10% FFA series specimen is increased reversely to the similar value of SF series specimen. The Porosity of FFA series specimen of 3 day age is displayed to $21{\sim}24%$, which is higher than $19{\sim}20%$ porosity of SF series specimen, while that of 28 day age is reached to $8{\sim}9%$, which is improved compared with 10% fo SF series specimen. It can be thought that FFA has better influence on the porosity of HPC in case of long term age. The Compressive strength of FFA series specimen shows the similar result with the property of porosity. The compressive strength of 28 day age FFA series specimen is $98{\sim}106%$ of SF series specimen and 107% of plain specimen to reveal better strength development.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.215-225
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2011
Metakaolin is a dehydroxylated form of the clay mineral kaolinite. Rocks that are rich in kaolinite are known as china clay or kaolin, traditionally used in the manufacture of porcelain. The particle size of metakaolin is smaller than cement particles, but not as fine as silica fume. This paper investigates the effect of the concrete containing metakaolin as a mineral admixture on the compressive strength and resistance properties to chloride ion penetration. In this study, the experiment was carried out to investigate and analyze the influence of replacement ratio of metakaolin and micro silica fume on the compressive strength and chlorine ion penetration resistance of concrete. All levels were water/binder ratio 30%, replacement ratio of metakaolin and silica fume were 0, 5, 10, 15, 20% respectively. The compressive strength of concrete using metakaolin tends to increase, as the replacement ratio increases but the chlorine ion penetration resistance was not so as lager as silica fume concrete. Therefore, the optimum mixing ratio of metakaoline to satisfy a properties of compressive strength and chlorine ion penetration resistance was was approximately10%.
This paper investigates the effect of recycled glass powder (RGP) on flowing properties of self-compacting mortars (SCMs) containing different ratios of fillers and superplasticizer dosages. Fly ash (FA), nano-silica (NS), micro-silica (MS), metakaolin (MK) and rice husk ash (RHA) are used as fillers and their synergistic effect with RFP is studied. The effects of fillers and high-range water reducer (HRWR) on flowing ability of mortars are primarily determined by slump flow and V-funnel flow time tests. The results showed that for composites with a higher RGP content, the mortar flowing ability increased but tended to decrease when the composites containing 10% MK or 5% RHA. However, the flowing ability of samples incorporating 5% RGP and 10% SF or 25% FA showed an opposite result that their slump flow spread decreased and then increased with increasing RGP content. For specimens with 3% NS, the influence of RGP content on flowing properties was not significant. Except RHA and MS, the fillers studied in this paper could reduce the dosage of HRWR required for achieving the same followability. Also, the mixture parameters were determined and indicated that the flowability of mixtures was also affected by the content of sand and specific surface area of cement materials. It is believed that excess fine particles provided ball-bearing effect, which could facilitate the movement of coarse particles and alleviate the interlocking action among particles. Also, it can be concluded that using fillers in conjunction with RGP as cementitious materials can reduce the material costs of SCM significantly.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.19
no.4
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pp.299-306
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2019
In general, repair mortar is used to rehabilitate underground communities, but difficulties are encountered in the execution of long-term construction due to spatial co-operatives. In this study, the engineering properties of repair mortar according to the curing condition and accelerator type were reviewed. The results showed that the aluminate, alkali-free and calcium-aluminate precipitates in the water curing conditions showed higher compressive strength at the beginning of age than mortar specimens under air curing conditions, and increased. Especially in CA and AF test specimen with cement mineral quick setting, a large amount of ettringite products were observed compared with AL, thus reducing the pore volume and increasing the strength of the compound by micro-filling effect were found.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.41
no.3
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pp.237-246
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2021
With climate change, debris flow has been increasing due to the collapse and erosion of shallow slopes caused by extreme rainfall. It is preferred to an economical and eco-friendly method rather than reinforcement of soil slopes with the earth anchor or nailing method. In this study, a soil improvement agent was developed by utilizing insitu soil, leaf mold, and used harbal medicine to help sufficient vegetation. In addition, to prevent surface erosion, shear strength of the soil was increased by using micro cement and hemihydrate gypsum as additives. The optimum mix ratio of the mixture is determined by increasing the shear strength by checking the erosion progress of the ground surface layer due to rainfall through an laboratory test. The safety factor of soil slope has been improved on the slope surface reinforced by the improvement agent, and the strength of erosion has been increased, making it efficient to cope with heavy rain during wet season.
In this paper, the shear behavior of soft filling in rectangular-hollow concrete specimens was simulated using the 2D particle flow code (PFC2D). The laboratory-measured properties were used to calibrate some PFC2D micro-properties for modeling the behavior of geo-materials. The dimensions of prepared and modeled samples were 100 mm×100 mm. Some disc type narrow bands were removed from the central part of the model and different lengths of bridge areas (i.e., the distance between internal tips of two joints) with lengths of 30 mm, 50 mm, and 70 mm were produced. Then, the middle of the rectangular hollow was filled with cement material. Three filling sizes with dimensions of 5 mm×5 mm, 10 mm×5 mm, and 15 mm×5 mm were provided for different modeled samples. The parallel bond model was used to calibrate and re-produce these modeled specimens. Therefore, totally, 9 different types of samples were designed for the shear tests in PFC2D. The shear load was gradually applied to the model under a constant loading condition of 3 MPa (σc/3). The loading was continued till shear failure occur in the modeled concrete specimens. It has been shown that both tensile and shear cracks may occur in the fillings. The shear cracks mainly initiated from the crack (joint) tips and coalesced with another one. The shear displacements and shear strengths were both increased as the filling dimensions increased (for the case of a bridge area with a particular fixed length).
This paper numerically investigates the effect of changes in the mechanical properties (displacement, strain, and stress) of the ultra-high-performance concrete (UHPC) without rebar and the reinforced concrete (RC) using steel re-bars. This reinforced concrete is mostly used in the concrete bridge decks. A mixture of sand, gravel, cement, water, steel fiber, superplasticizer, and micro silica was used to fabricate UHPC specimens. The extended finite element method as used in the ABAQUS software is applied for considering the mechanical properties of UHPC, RC, and ordinary concrete specimens. To calibrate the ABAQUS, some experimental tests have been carried out in the laboratory to measure the direct tensile strength of UHPC by the compressive-to-tensile load converting (CTLC) device. This device contains a concrete specimen and is mounted on a universal tensile testing apparatus. In the experiments, three types of mixed concrete were used for UHPC specimens. The tensile strength of these specimens ranges from 9.24 to 11.4 MPa, which is relatively high compared with ordinary concrete specimens, which have a tensile strength ranging from 2 to 5 MPa. In the experimental tests, the UHPC specimen of size 150×60×190 mm with a central hole of 75 mm (in diameter)×60 mm (in thickness) was specially made in the laboratory, and its direct tensile strength was measured by the CTLC device. However, the numerical simulation results for the tensile strength and failure mechanism of the UHPC were very close to those measured experimentally. From comparing the numerical and experimental results obtained in this study, it has been concluded that UHPC can be effectively used for bridge decks.
This study was aimed to thoroughly estimate the characteristics of indoor particulate matter (PM) collected on subway platforms by the cooperative approach of semi-bulk and single particle analyses. The size-resolved PM and its number concentration were measured on the platform in a heavily traveled subway station in Fukuoka, Japan. Particle Induced X-ray Emission (PIXE) and micro-PIXE techniques were applied to the chemical analyses of semi-bulk and single particle, respectively. There was the close resemblance of timely fluctuation between PM number concentration and train service on the third basement floor (B3F) platform compared to the second basement floor (B2F) and its maximum level was marked in rush hour. Higher number counts in large particles ($>1{\mu}m$) and lower number counts in fine particles ($<1{\mu}m$) were shown on the platform compared to an above ground. PM2.5 accounted for 58.2% and 38.2 % of TSP on B3F and on B2F, respectively. The elements that were ranked at high concentration in size-resolved semi-bulk PM were Fe, Si, Ca, S, and Na. The major elements tending to have more elevated levels on B3F than B2F were Fe (4.4 times), Ca (17.3 times), and Si (46.4 times). Although concentrations were very low, Cr ($11.9ng\;m^{-3}$ on B3F, $2.4ng\;m^{-3}$ on B2F), Mn ($3.4ng\;m^{-3}$ on B3F, $0.9ng\;m^{-3}$ on B2F), and Pb ($0.6ng\;m^{-3}$ on B3F, $1.6ng\;m^{-3}$ on B2F) were detected from PM2.5. Individual PM was nearly all enriched in Fe with Si and Ca. Classifying and source profiling of the individual particles by elemental maps and particle morphology were tried and particles were presumably divided into four groups (i.e., train/rail friction, train-rail sparking, ballast/abrasive, and cement).
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.5
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pp.21-29
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2017
Cold joint caused by construction delay is vulnerable to shear stress and it allows more rapid chloride penetration and diffusion. In the paper, investigation of chloride diffusion coefficient is performed for 1-year cured concrete considering compressive and tensile loading level and cold joint. The results are compared with the previous results in 91-day cured concrete. In the 1-year cured concrete without loading, 10.7% and 10.5% of diffusion reduction are evaluated for those in 91-day cured concrete, respectively. The reduction ratios are almost similar however the result in cold joint concrete shows much higher values. The results in 1-year cured concrete under 30% and 60% of compressive loading show reduction of chloride diffusion by 10.9% and 5.8% compared with 91-day cured results, which is caused by steady hydration of cement particles, so called, time effect. In the case of tensile loading, the differences in results are not significant regardless of time effect and cold joint since micro cracks which is weak point of concrete is much dominant despite of long term curing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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