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.
The synergistic interactions of supplementary cementitious materials (SCMs) with ordinary portland cement (OPC) in multi-blended systems could enhance the mechanical and durability properties of concrete and increase the amount of cement that can be replaced. In this study, the characteristics of the hydration products as well as paste microstructure of blended cement containing 20% coal fly ash, 10% rice hull ash and 10% sugar mill lime sludge in quaternary blended system was investigated. Portlandite content, hydration products, compressive strength, pore size distribution and microstructural architecture of hydrated blended cement pastes were examined. The quaternary blended cement paste showed lower compressive strength, reduced amount of Portlandite phases, and higher porosity compared to plain hardened cement paste. The interaction of SCMs with OPC influenced the hydration products, resulting to the formation of ettringite and monocarboaluminate phases. The blended cement paste also showed extensive calcium silicate hydrates and calcium aluminate silicate hydrates but unrefined compared to plain cement paste. In overall, the expected synergistic reaction was significantly hindered due to the low quality of supplementary cementitious materials used. Hence, pre-treatments of SCMs must be considered to enhance their reactivity as good quality SCMs can become limited in the future.
In this study, effects of supplementary cementitious materials(fly ash, blast furnace slag and waste glass) on drying shrinkage of cement mortar were compared and evaluated. The results showed drying shrinkage of cement mortar using blast furnace slag and waste glass is larger than shrinkage due to capillary pressure, while using fly ash is smaller.
Portland Limestone Cement (PLC) is a blended cement using limestone powder as SCMs (Supplementary Cementitious Materials), and is currently regarded as an essential means for achieving carbon neutral in the cement industry. This study was performed to investigate the fresh and hardened properties of cement mortar according to the fineness and replacement ratio of limestone powder. As a result, the compressive strength of mortar used high blaine limestone powder were equivalent level of that of OPC.
기존의 경우 콘크리트 내구성에 관한 연구는 다양하게 많은 량이 진행된바 있다. 특히 화학적 침식에 관한 연구로는 산 알칼리, 황산염에 대한 침식저항성의 연구가 활발히 진행되었다. 하지만 유지류에 관한 연구로, 특히 각종 유지류의 종류가 혼화재 치환 모르타르에 어떠한 영향을 미치는지에 관해서는 거의 연구되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 FA 및 BS의 혼화재 치환 시멘트 모르타르가 각종 유지류에 침지될 경우 나타나는 열화특성에 관하여 연구하였다. 실험결과 유지류 종류 중에서는 지방산 함유량이 높을수록, 특히 BD(바이오디젤)의 경우가 모든 혼화재 치환 시멘트 모르타르의 열화를 가장 크게 일으키는 것으로 나타났고, 혼화재 치환을 한 모르타르의 경우는 OPC(보통포틀랜드시멘트)보다 BS 및 FA치환 모르타르의 경우에서 열화가 더 크게 나타나는 것을 알 수 있었다.
이 연구의 목적은 다양한 혼화재의 치환과 양생온도를 고려한 콘크리트의 압축강도 발현을 평가할 수 있는 단순모델의 제시이다. 이를 위해 ACI 209의 포물선 식을 성숙도 함수를 기반으로 하여 수정하였으며, 압축강도 발현 상수 A, B 그리고 재령 28일 압축강도는 264개의 기존 실험결과들의 회귀분석으로부터 결정하였다. 제시된 모델의 검증을 위하여 혼화재 치환과 양생온도를 변수로 3그룹의 실험을 수행하였다. 콘크리트의 28일 압축강도는 양생온도가 표준양생온도(20도시)보다 높을수록 또는 낮을수록 감소하였다. 초기 재령3일동안 표준온도에서 양생을 한 콘크리트의 압축강도 발현은 그 이후 양생온도 변화에 영향을 거의 받지 않았다. 제안된 모델의 예측값과 실험값의 비의 평균과 표준편차는 각각 1.00와 0.08로서 실험결과와 잘 일치하였다.
Waste glass is a global solid waste with huge reserves. The discarded waste glass has caused a series of problems such as resource waste and environmental pollution, so it is urgent to recycle waste glass with high replacement level. Glass powder (GP), as a supplementary cementitious material (SCM), used in cement-based materials has already become one of the important ways to recycle waste glass mainly attributed to its pozzolanic reaction and filling effect, especially to the suppressed ASR expansion. This paper demonstrates an overview of the properties of GP and its effect on the fresh and mechanical properties of cement-based materials. The study found that the influence of GP on the performance of cement-based materials mainly depends on its content, particle size, color and type, curing conditions, and other SCMs. Finally, based on the problems involved in the investigation of concrete containing GP, some corresponding suggestions and efforts are given to further guide the utilization of GP in cement-based materials.
본 연구의 목적은 저점도형 고성능 감수제가 혼화재료를 포함하는 시멘트 계열 재료의 유동성 및 레올로지 특성에 미치는 영향을 분석하여 기초적인 정보를 제공하는 것이다. 이에 플라이애시, 고로슬래그, 실리카흄을 치환한 시멘트 페이스트와 모르타르에 대하여 일반적인 고성능 감수제와 저점도형 고성능 감수제를 사용하여 실험을 실시하였다. 실험 결과 저점도형 고성능 감수제는 소성점도에 있어서 일반형 고성능 감수제보다 크게 저감시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구가 향후 저점도형 고성능 감수제를 사용하는 데에 기초적인 데이터를 제공할 것으로 기대한다.
The rheological behaviour of high strength self compacting concrete (HS-SCC) studied through an experimental investigation is presented in this paper. The effect of variation in supplementary cementitious materials (SCM) $vis-{\grave{a}}-vis$ four different types of processed crushed sand as fine aggregates is studied. Apart from the ordinary Portland cement (OPC), the SCMs such as fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) ultrafine slag (UFS) and micro-silica (MS) are used in different percentages keeping the mix -paste volume and flow of concrete, constant. The combinations of rheology, strength and durability are equally important for selection of mixes in respect of high-rise building constructions. These combinations are referred to as the rheo-strength and rheo-durability which is scientifically linked to performance based rating. The findings show that the fineness of the sands and types of SCM affects the rheo-strength and rheo-durability performance of HS-SCC. The high amount of fines often seen in fine aggregates contributes to the higher yield stress. Further, the mixes with processed sand is found to offer better rheology as compared to that of mixes made using unwashed crushed sand, washed plaster sand, washed fine natural sand. The micro silica and ultra-fine slag conjunction with washed crushed sand can be a good solution for high rise construction in terms of rheo-strength and rheo-durability performance.
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
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[게시일 2004년 10월 1일]
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