In this study, flowability and strength on ultra high performance concrete(UHPC) pre-mixed binders with fiber was investigated. The flow of UHPC with pre-mixed binders was higher than that of seperate mixing conditions. The UHPC using PVA fiber with high specific surface area showed a low flow compared to steel fiber. An pre-mixing method led to improved strength of UHPC and low deviation of specimens due to dispersion effect of each materials.
Although some prediction models have successfully developed for ultra-high performance concrete (UHPC), they do not provide insights and explicit relations between all constituents and its consistency, and compressive strength. In the present study, based on the experimental results, several mathematical models have been evaluated to predict the consistency and the 28-day compressive strength of UHPC. The models used were Linear, Logarithmic, Inverse, Power, Compound, Quadratic, Cubic, Mixed, Sinusoidal and Cosine equations. The applicability and accuracy of these models were investigated using experimental data, which were collected from literature. The comparisons between the models and the experimental results confirm that the majority of models give acceptable prediction with a high accuracy and trivial error rates, except Linear, Mixed, Sinusoidal and Cosine equations. The assessment of the models using numerical methods revealed that the Quadratic and Inverse equations based models provide the highest predictability of the compressive strength at 28 days and consistency, respectively. Hence, they can be used as a reliable tool in mixture design of the UHPC.
Recently, efforts are made to apply 200MPa levels of ultra-high strength concrete to structures exceeding 40MPa.. Ultra-high strength concrete has been steadily researched in Korea as well as abroad, and now it is equipped with 200MPa ultra-high strength concrete mixing technology. Because ultra-high strength concrete has a higher range of compressive strength than ordinary concrete, it is difficult to accurately measure the compressive strength of UHPC concrete with existing compressive strength measuring equipment and can be less reliable. In this study, the compressive strength of the SC80 was measured according to the test method to compare the compressive strength of the SC80 by applying various methods of measurement of compressive strength. The compressive strength test method measured the compressive strength according to the size of the specimen, the grinding method, and the capacity of the UTM equipment.
본 연구에서는 북한 건설환경을 고려한 초고성능 콘크리트 프리캐스트 교량 시스템을 개발하고자 한다. 맞춤형 교량 시스템은 최근에 개발된 압축강도 120MPa 이상, 직접인장강도 7MPa 이상을 갖는 초고성능 콘크리트를 적용하여 설계, 제작 및 구조성능평가를 통하여 북한의 적용 가능성을 분석하였다. 설계를 위해 북한의 자동차짐(30, 40, 55)을 남한의 KL-510 하중과 비교한 결과, 하중이 증가함에 따라 단면이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 구조성능평가를 위하여 지간장 30m 교량 실험체를 초고성능 콘크리트를 이용하여 제작하였다. 휨 실험을 통하여 하중 분석을 수행한 결과, 설계하중 대비 측정하중은 초기균열하중상태에서 약 167%의 단면성능과 극한한계상태에서 약 134% 이상의 내하력을 확보하여 본 실험에서 요구하는 성능을 만족하였다. 이러한 결과는 기존의 강합성 거더교로 제작하는 장지간 교량 대비 약 11%의 상부공사비가 감소하는 것으로 분석되었다. 그러므로, 본 연구를 통하여 개발된 60m 이상 장지간 맞춤형 교량 시스템을 활용한다면 충분한 가격 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 기대된다.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제10권3호
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pp.271-295
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2016
In this study, an extensive literature review has been conducted on the material characterization of UHPC and its potential for large-scale field applicability. The successful production of ultra-high performance concrete (UHPC) depends on its material ingredients and mixture proportioning, which leads to denser and relatively more homogenous particle packing. A database was compiled from various research and field studies around the world on the mechanical and durability performance of UHPC. It is shown that UHPC provides a viable and long-term solution for improved sustainable construction owing to its ultrahigh strength properties, improved fatigue behavior and very low porosity, leading to excellent resistance against aggressive environments. The literature review revealed that the curing regimes and fiber dosage are the main factors that control the mechanical and durability properties of UHPC. Currently, the applications of UHPC in construction are very limited due to its higher initial cost, lack of contractor experience and the absence of widely accepted design provisions. However, sustained research progress in producing UHPC using locally available materials under normal curing conditions should reduce its material cost. Current challenges regarding the implementation of UHPC in full-scale structures are highlighted. This study strives to assist engineers, consultants, contractors and other construction industry stakeholders to better understand the unique characteristics and capabilities of UHPC, which should demystify this resilient and sustainable construction material.
Dadmand, Behrooz;Pourbaba, Masoud;Sadaghian, Hamed;Mirmiran, Amir
Computers and Concrete
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제26권5호
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pp.451-465
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2020
This paper presents experimental and numerical investigations on mechanical properties of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) with four types of steel fibers; micro steel (MS), crimped (C), round crimped (RC) and hooked-end (H), in two fiber contents of 1% and 2% (by volume) and two lengths of 13 and 30 mm. Compression, direct tension, and four-point bending tests were carried out on four types of specimens (prism, cube, dog-bone and cylinder), to study tensile and flexural strength, fracture energy and modulus of elasticity. Results were compared with UHPC specimens without fibers, as well as with available equations for the modulus of elasticity. Specimens with MS fibers had the best performance for all mechanical properties. Among macro fibers, RC had better overall performance than H and C fibers. Increased fibers improved all mechanical properties of UHPFRC, except for modulus of elasticity, which saw a negligible effect (mostly less than 10%). Moreover, nonlinear finite element simulations successfully captured flexural response of UHPFRC prisms. Finally, nonlinear regression models provided reasonably well predictions of flexural load-deflection behavior of tested specimens (coefficient of correlation, R2 over 0.90).
Dadmand, Behrooz;Pourbaba, Masoud;Sadaghian, Hamed;Mirmiran, Amir
Advances in concrete construction
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제10권3호
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pp.195-209
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2020
This study investigates the behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) with hybrid macro-micro steel and macro steel-polypropylene (PP) fibers. Compression, direct and indirect tension tests were carried out on cubic and cylindrical, dogbone and prismatic specimens, respectively. Three types of macro steel fibers, i.e., round crimped (RC), crimped (C), and hooked (H) were combined with micro steel (MS) and PP fibers in overall ratios of 2% by volume. Additionally, numerical analyses were performed to validate the test results. Parameters studied included, fracture energy, tensile strength, compressive strength, flexural strength, and residual strength. Tests showed that replacing PP fibers with MS significantly improves all parameters particularly flexural strength (17.38 MPa compared to 37.71 MPa). Additionally, the adopted numerical approach successfully captured the flexural load-deflection response of experimental beams. Lastly, the proposed regression model for the flexural load-deflection curve compared very well with experimental results, as evidenced by its coefficient of correlation (R2) of over 0.90.
The aim of this research is selecting an economical aggregate type for ultra-high strength concrete with 80 to 120 MPa of compressive strength. As the tests, the effect of water-to-binder ratios and types of aggregate on autogenous shrinkage of ultra-high strength concrete were evaluated. as the results of a series of tests performed, the slump flow was satisfied the target range of 600 ± 100 mm, and the concrete mixture with RLA showed higher elastic modulus than the other cases. For the autogenous shrinkage preventing performance, in the case of water-to-binder ratio of 15, and 20 %, the mixture with BA showed slightly improved autogenous shrinkage reducing effect than the mixture with RLA while the mixture with RLA showed better performance at 25 % of water-to-binder ratio. Therefore, based on the tests results of slump flow, elastic modulus, and autogenous shrinkage, the RLA is considered as a better aggregate type for this purpose.
100층 이상의 초고층 건축물이 현실로 다가오면서 이에 수반되는 것이 구조체에 사용되는 재료의 고성능화 이며, 콘크리트 재료 또한 고성능 콘크리트의 사용이 불가피하게 되었다. 이러한 고성능 콘크리트에서 가장 중요한 것은 초고층 건축물에서 부재 단면 축소를 위해서 매우 높은 강도를 수반되어야 한다. 따라서 최근 몇 년 사이 초고강도 콘크리트의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 이러한 초고강도 콘크리트에 대한 연구가 강도 발현에만 주안점을 두고 있어 이에 대하여 수반되는 기타 물리적 역학적 특성에 대한 자료가 매우 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 초고강도 콘크리트의 물리적 역학적 특성에 대하여 실험을 통한 데이터를 확보하고 분석하여 초고층 건축물에 사용함에 있어 요구되는 성능을 파악하는데 기초적인 자료로 사용하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 연구에서 초고강도 콘크리트에 높은 연성을 얻기 위하여 Steel Fiber을 혼입하여 초고성능 콘크리트를 연구하였다. 기존의 Steel Fiber 와 Liquid Metal Fiber를 혼합한 초고강도 모르타르 시험체를 휨강도실험을 통하여 결과를 비교 검토 하였다. ASTM C 1018 방법, JSCE- SF4방법으로 인성지수 평가를 통해 Liquid Metal Fiber은 기존의 Bundrex Steel Fiber 보다 우수한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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