Yu H. Yang;Sheng J. Jin;Chang C. Shi;Wen P. Ma;Jia K. Zhao
Advances in concrete construction
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제16권6호
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pp.277-290
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2023
In order to study the mechanical properties of basalt fiber reinforced ultra-fine fly ash concrete (BFUFARC), the effects of ultra-fine fly ash (UFA) content, basalt fiber content, basalt fiber length and water reducing agent content on the compressive strength, splitting tensile strength and flexural strength of the composite material were studied through experimental and theoretical analysis. Also, a scanning electron microscope (SEM) was employed to analyze the mesoscopic structure in the fracture surface of composite material specimens at magnifications of 500 and 3500. Besides, the energy release rate (Gc) and surface free energy (γs) of crack tip cracking on BFUFARC in different basalt fiber content were studied from the perspective of fracture mechanics. Further, the cracking resistance, reinforcement, and toughening mechanisms of basalt fibers on concrete substrate were revealed by surface free energy of BFUFARC. The experimental results indicated that basalt fiber content is the main influence factor on the splitting tensile strength of BFUFARC. In case that fiber content increased from 0 to 0.3%, the concrete surface free energy at the tip of single-sided crack showed a trend of increased at first and then decreased. The surface free energy reached at maximum, about 3.59 × 10-5 MN/m. During the process of increasing fiber content from 0 to 0.1%, GC-2γS showed a gradually decreasing trend. As a result, an appropriate amount of basalt fiber can play a preventing cracking role by increasing the concrete surface free energy, further effectively improve the concrete splitting tensile performance.
One of the main disadvantages of Ultra High Performance Concrete exists in the large suggested value of UHPC ingredients. The purpose of this study was to find the models mechanical properties which included a 7, 14 and 28-day compressive strength test, a 28-day splitting tensile and modulus of rupture test for Ultra High Performance Concrete, as well as, a study on the interaction and correlation of five variables that includes silica fume amount (SF), cement 42.5 amount, steel fiber amount, superplasticizer amount (SP), and w/c mechanical properties of UHPC. The response surface methodology was analyzed between the variables and responses. The relationships and mathematical models in terms of coded variables were established by ANOVA. The validity of models were checked by experimental values. The offered models are valid for mixes with the fraction proportion of fine aggregate as; 0.70-1.30 cement amount, 0.15-0.30 silica fume, 0.04-0.08 superplasticizer, 0.10-0.20 steel fiber, and 0.18-0.32 water binder ratio.
분쇄방법(핀밀, 초미분쇄)을 달리하여 제분한 찰수수가루의 물리화학적 특성을 조사하였다. 조단백질 함량은 PS와 UFS에서 높았고, 조지방 함량은 핀밀분쇄보다 초미분쇄에서 더 높게 나타났다. 조회분과 총 식이섬유소 함량은 도정하지 않고 핀밀분쇄한 PWS에서 가장 높았다. 겉보기 아밀로오스 함량은 핀밀분쇄한 수수가루가 초미분쇄한 수수가루보다 높았으며 껍질이 없는 경우(PS, UFS) 아밀로오스 함량이 더 낮게 나타났다. 수수가루의 평균입도크기는 도정하지 않은 수수가루에서 컸으며 핀밀분쇄한 것이 초미분쇄보다 평균입도가 큰 것으로 나타났다. 수수가루의 색도는 초미분쇄 수수가루가 핀밀수수가루보다 밝았으며 UFS의 L값이 가장 높았고, 도정한 수수가루(PS, UFS)가 통곡수수(PWS, UFWS)보다 명도가 높았다. 수분결합력은 초미분쇄 시료 UFWS에서 가장 높았으며 핀밀분쇄 PWS보다 높았다. 용해도와 팽윤력은 초미분쇄한 시료가 핀밀분쇄 시료에 비해 모두 높게 나타났으며 도정한 수수가루에서 높게 나타났다. 수수가루의 손상전분 함량은 핀밀분쇄하여 도정한 경우 손상도가 컸다. 수수가루의 호화점도 특성에서 최고점도와 최종점도 PS와 PWS에서 높았고 UFS는 가장 낮은 점도를 나타내었다. 노화도를 나타내는 setback 점도 또한 PS와 PWS에서 높아 초미분쇄보다 노화도가 높게 나타났다. 핀밀분쇄한 통곡 수수가루(PWS)가 전체적으로 높은 호화점도곡선을 보였다. 총 페놀 함량은 핀밀분쇄 수수가루가 초미분쇄 수수가루보다 높았으며 통곡 수수에서 높게 나타났다. 이러한 결과들로 보아 수수는 도정 여부와 분쇄 방법에 따라 가루의 물리화학적 특성이 달라지므로 수수가루를 이용한 제품 개발 시 각 제품의 특성에 따른 적절한 제분방법이 필요하다고 할 수 있다.
The purification, dissolution and powdering of stained waste silk obtained from weaving and dyeing process were studied for the surface modification of textile fabric and plastic materials. The whiteness of stained waste silk could be improved through degumming and bleaching with sodium hydrosulfite. The water-soluble fibroin solution can be obtained by dissoving the degummed waste silk in a boiling solution of 50% calcium chloride for 60 minutes. The salts and heavy metals contained in fibroin solution were removed by electric dialysis, wool fiber filtration and gel filtration chromatography. The fibroin powder was prepared by using a fine grinder after the alkali treatment for weakening the silk fiber. The fine fibroin powder of particle size around 30 ㎛ was obtained with a ultra fine-mill, while it was finer below 10 ㎛ with a ball-mill. The dissolved or powdered silk was applied to the surface of fabric with addition of the binder (a urethane resin). The moisture content of polyester and nylon fabrics treated with the silk solution was improved due to hygroscopic property of silk. The fine fibroin powder mixed with the binder ws coated on the surface of synthetic film by use of the air pressed sprayer. It was revealed that the hygroscopicity as well as the softness of fibroin powder coated film was much improved. Therefore, it is thought that the fine silk fibroin powder is applicable as an coating agent for the surface modification of plastic and synthetic leather.
This paper presents an experimental study on the structural performance of an innovative ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) deck with coarse aggregate of composite bridge under shear force. Test parameters included curing method and shear span-to-height ratio. Test results indicated that more short fine cracks developed beside the existing cracks due to the randomly dispersed fibers, resulting in re-distributing and homogenizing of the concrete stress beside cracks and allowing for the occurrence of more cracks with small spacing compared to normal strength concrete beams. Curing methods, incorporating steam curing and natural curing, did not have obvious effect on the nominal bending cracking strength and the ultimate strength of the test specimens. Shear reinforcement need not be provided for UHPFRC decks with a fiber volume fraction of 2%. UHPFRC decks showed superior load resistance ability after the appearance of cracks and excellent post-cracking deformability. Lastly, the current shear provisions were evaluated by the test results.
High performance SFRC composed of mira-sized ultra fine particles is characterized by high strength, high ductility and excellent durability. therefore many researches about materials based on new composition like this are performed recently. many researchers have reported that adding steel fiber to concrete improved its tensile and flexural strength significantly. the main objective of this research is to examine the effect of adding steel fiber on the tensile strength of high performance SFRC. variables considered in this study are w/c ratio and fiber volume fraction.
It is known from the literature that there are relatively few studies on the engineering properties of ultra-high performance concrete (UHPC) in early age. In fact, in order to ensure the safety of UHPC during construction and sufficient durability and long-term performance, it is necessary to explore the early behavior of UHPC. The test parameters (test control factors) investigated included the percentage of cement replaced by silica fume (SF), the percentage of cement replaced by ultra-fine silica powder (SFP), the amount of steel fiber (volume percent), and the amount of polypropylene fiber (volume percentage). The engineering properties of UHPC in the fresh mixing stage and at the age of 7 days were investigated. These properties include freshly mixed properties (slump, slump flow, and unit weight) and hardened mechanical properties (compressive strength, elastic modulus, flexural strength, and splitting tensile strength). Moreover, the effects of the experimental factors on the performance of the tested UHPC were evaluated by range analysis and variance analysis. The experiment results showed that the compressive strength of the C8 mix at the age of 7 days was highest of 111.5 MPa, and the compressive strength of the C1 mix at the age of 28 days was the highest of 128.1 MPa. In addition, the 28-day compressive strength in each experimental group increased by 13%-34% compared to the 7-day compressive strength. In terms of hardened mechanical properties, the performance of each experimental group was superior to that of the control group (without fiber and without additional binder materials), with considerable improvement, and the experimental group did not produce explosive or brittle damage after the test. Further, the flexural test process found that all test specimens exhibited deflection-hardening behavior, resulting in continued to increase carrying capacity after the first crack.
In recent, development of nano fiber has been one of the most active subjects in the world. Nano fiber is defined as a ultra fine yarn with a diameter unit of $10-100\times10^{-9}meter$, which is possible to be produced by an electro-spinning technology. In this study, physical characteristics and dyeing properties of nylon 66 nano fiber were investigated. Nylon 66 nano fiber was dyed with levelling type acid dyes. X-ray diffraction method and DSC analysis were used for the measurement of the degree of crystallization. Analysis of amino end groups was also performed in order to examine a relationship between number of amino groups and its dyeing property as well as water absorption behavior. The maximum exhaustion % of dyes and dyeing rate under various dyeing conditions, such as dyeing temperature and pH in dye bath, along with build-up properties for 2 acid dyes were evaluated. It was found that the degree of crystallization of nano fiber was smaller than that of regular fiber, and amino end groups of nano fiber were less than regular fiber. Half dyeing time of nano fiber was shorter than regular fiber because of the bigger specific surface area. Effect of pH on exhaustion % was small in case of nano fiber. Exhaustion of nano fiber increased with higher concentration of dye.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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