Structural properties of reinforced concrete, such as bond and shear strength, that depend on the tensile properties of concrete are much lower for high-strength concrete than would be expected based on relationships developed for normal-strength concretes. To determine the reason for this behavior, studies at the University of Kansas have addressed the effects of aggregate type, water-cementitious material ratio, and age on the mechanical and fracture properties of normal and high-strength concretes. The relationships between compressive strength, flexural strength, and fracture properties were studied. At the time of test, concrete ranged in age from 5 to 180 days. Water-cementitious material ratios ranged from 0.24 to 0.50, producing compressive strengths between 20 MPa(2, 920 psi) and 99 MPa(14, 320psi). Mixes contained either basalt or crushed limestone aggregate, with maximum sizes of 12mm(1/2in). or 19mm(3/4in). The tests demonstrate that the higher quality basalt coarse aggregate provides higher strengths in compression than limestone only for the high-strength concrete, but measurably higher strengths in flexure, and significantly higher fracture energies than the limestone coarse aggregate at all water-cementitious material ratios and ages. Compressive strength, water-cementitious material ratio, and age have no apparent relationship with fracture energy, which is principally governed by coarse aggregate properties. The peak bending stress in the fracture test is linearly related to flexural strength. Overall, as concrete strength increases, the amount of energy stored in the material at the peak tensile load increases, but the ability of the material to dissipate energy remains nearly constant. This suggests that, as higher strength cementitious materials are placed in service, the probability of nonductile failures will measurably increase. Both research and educational effort will be needed to develop strategies to limit the probability of brittle failures and inform the design community of the nature of the problems associated with high-strength concrete.
Due to the tendency of increase in demolished-concrete produced by alteration and deterioration of concrete structures, recycling of those demolished-concrete is necessary to solve the exhaustion of natural aggregate, in order to save resources and protect environment. In this an experimental study herein, the Chlorine-ion and Carbonation resistance of the recycled aggregate concrete was investigated. Coarse aggregate was replaced with $100\%$ of the recycled aggregate and cement and fine recycled aggregate was replaced with various amount. It was shown that the concrete can obtain resistance of chlorine-ion, when fly ash replaced with up to $30\%$ of cement.
In this study, many concrete specimens were tested to investigate the variations of strength characteristics of high-strength concrete due to amount of recycled coarse aggregates, and to investigate the effect of steel-fiber reinforcement on concrete using recycled coarse aggregates. Test results showed that all of the variations of compressive, tensile and flexural strength appeared in linear reduction according to icrease the amount of recycled coarse aggregates, and steel-fiber reinforcement of 0.75% volumn of concrete recovered completely spliting tensile strength and flexual strength and recovered greatly compressive strength of concrete using recycled coarse aggregates of 100% displacement. And test results showed that the shear strength falled rapidly at 30% of replacement ratio so far as 34% of strength reduction ratio, but after that it falled a little within 3% up to the replacement ratio 100%, and steel-fiber reinforcement of 0.75% of concrete volumn recovered completely the deteriorated shear strength, moreover improved the shear strength above 50% rather than that of concrete using natural coarse aggregates.
This experimental study was performed to produce high flowing nomal strength concrete using viscosity agent. Test variables were selected to the viscosity agent contents with 4 levels, the cement contents with 5 levels and the coarse aggregate contents with 3 levels, etc. As a result, the high flowing and filling properties of concrete were obtatined by proper amount of viscosity agent and superplasticizer in the normal strength concrete. For the concrete mix proportions, it was found that unit weight of cement was more than 364kg/㎥ and volume of coarse aggregate was less than $280\ell/\textrm{m}^3$ in this study.
S. Sivakumar;R. Prakash;S. Srividhya;A.S. Vijay Vikram
Structural Engineering and Mechanics
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제87권3호
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pp.221-229
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2023
Urbanization and industrialization have significantly increased the amount of solid waste produced in recent decades, posing considerable disposal problems and environmental burdens. The practice of waste utilization in concrete has gained popularity among construction practitioners and researchers for the efficient use of resources and the transition to the circular economy in construction. This study employed Lytag aggregate, an environmentally friendly pulverized fuel ash-based lightweight aggregate, as a substitute for natural coarse aggregate. At the same time, fly ash, an industrial by-product, was used as a partial substitute for cement. Concrete mix M20 was experimented with using fly ash and Lytag lightweight aggregate. The percentages of fly ash that make up the replacements were 5%, 10%, 15%, 20%, and 25%. The Compressive Strength (CS), Split Tensile Strength (STS), and deflection were discovered at these percentages after 56 days of testing. The concrete cube, cylinder, and beam specimens were examined in the explorations, as mentioned earlier. The results indicate that a 10% substitution of cement with fly ash and a replacement of coarse aggregate with Lytag lightweight aggregate produced concrete that performed well in terms of mechanical properties and deflection. The cementitious composites have varying characteristics as the environment changes. Therefore, understanding their mechanical properties are crucial for safety reasons. CS, STS, and deflection are the essential property of concrete. Machine learning (ML) approaches have been necessary to predict the CS of concrete. The Artificial Fish Swarm Optimization (AFSO), Particle Swarm Optimization (PSO), and Harmony Search (HS) algorithms were investigated for the prediction of outcomes. This work deftly explains the tremendous AFSO technique, which achieves the precise ideal values of the weights in the model to crown the mathematical modeling technique. This has been proved by the minimum, maximum, and sample median, and the first and third quartiles were used as the basis for a boxplot through the standardized method of showing the dataset. It graphically displays the quantitative value distribution of a field. The correlation matrix and confidence interval were represented graphically using the corrupt method.
Self-compacting concrete (SCC), characterized by the high flowability and resistance to segregation, is due to the high amount of paste (including cement and mineral admixtures) in contrast with normal concrete (NC). However, the high amount of paste will limit the volume fractions of coarse aggregate,and reduce the tendency of coarse aggregate to suppress drying shrinkage deformations. For this reason, SCC tends to produce higher values of drying shrinkage than NC for the most part. In order to assess the drying shrinkage of SCC quantitatively for application to offshore caisson foundations, the formulas presented in the literatures (ACI 209 and CEB-FIP) are used to predict the values of drying shrinkage in SCC according to the corresponding mix proportions. Additionally, a finite element (FE) model, which assumes concrete to be a homogeneous and isotropic material and follows the actual size and environmental conditions of the caisson, is utilized to simulate stress distribution situations and deformations in the SCC caisson resulting from the drying shrinkage. The probability of cracking and the behavior of drying shrinkage of the SCC caisson are drawn from the analytic results calculated by the FE model proposed in this paper.
This study was performed to evaluate the void ratio, compressive and flexural strength, and permeability coefficient used powdered waste glass, $CaCO_3$, recycled coarse aggregate and unsaturated polyester resin to find optimum mix design of permeable polymer concrete for pavement. The void ratio and permeability coefficient of permeable concrete for pavement was decreased with increasing the powdered waste glass, respectively. The compressive strength and flexural strength was increased with increasing the powdered waste glass, respectively. In addition, this study found out that required amount of binder was decreased with increasing the powdered waste glass. This fact is expected to have economical effects during the use of powdered waste glass in the manufacture of permeable polymer concrete for pavement. Therefore, powdered waste glass and recycled coarse aggregate can be used for permeable polymer pavement.
Recently, in the trend of using aggregate, it is common that coarse aggregate is replaced with crushed stone and fine aggregate is replaced with sea sand as a replacing aggregate. In this study, to judge the adaptability of using antiwashout underwater concrete, we used mixed sand (river sand : sea sand= 5 : 5) and changed W/C. After carrying out the research on the strength development of the compressive strength of specimen, tensile strength, fluxural strength which is produced and cured in the air and salt water, we founded that when W/C was low and the amount of AWA and SP were increased, the state of strength development was excellent.
본 연구는 100%의 순환굵은골재의 사용과 순환잔골재의 혼입률에 따른 콘크리트의 기본적인 물성 변화를 고찰하였으며 장기강도 증가 및 내구성 향상을 위한 방안으로 플라이애쉬를 시멘트 대체재로 사용한 순환골재 콘크리트의 강도 및 염소이온 침투 저항성과 중성화 저항성의 내구성에 대한 연구를 수행하였다. 또한 순환골재의 고부가가치 자원화로서의 활용도를 극대화시킬 수 있는 방안의 일환으로 프리캐스트 구조체로의 적용을 증기양생을 통하여 검증하였다. 순환굵은골재를 100%사용할 경우, 순환잔골재의 혼입률은 60%이하로 사용하는 것이 강도의 측면에서 유리한 것으로 판단된다. 또한 뽀일 강도를 비교한 결과 증기양생이 순환골재 콘크리트에도 무리 없이 적용될 수 있을 것으로 사료된다. 염소이온 투과 저항성은 플라이애쉬의 양에 따라 증가하였으며, 재령 21일에서는 낮음 그리고 56일에서는 매우 낮음으로 판명되었다. 촉진중성화에 따른 후 중성화 깊이 및 중성화 속도계수는 플라이애쉬의 양에 따라 증가하는 경향을 보였지만, 측정된 깊이는 약 10mm 이하로서 우려할 만한 정도는 아닌 것으로 판단된다.
노후 시설물의 증가에 따라 건설폐기물은 일정 수준까지 증가한 이후, 현재는 어느 정도 안정화 된 추세에 있지만, 전체폐기물 중에서 건설폐기물은 아직까지도 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 또한, 천연 골재 채취 금지에 의한 골재 난 심화 및 골재 공급원 개발에 의한 국토훼손과 자연환경 파괴 등에 따라 환경복원에 막대한 국가예산 소요가 불가피한 상황이다. 이에 대한 대책 방안으로 국토교통부는 순환 골재 품질기준을 공포하여 순환 골재 품질에 따른 용도와 관리를 할 수 있도록 추진하고 있으나, 경제적 부가가치가 높은 용도로의 활용은 아직 저조한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 저자의 선행연구에서 제시한 탄산화 개질 조건인 $20^{\circ}C$, RH 60%, $CO_2$ 20%에서 순환 잔골재 4일, 순환 굵은 골재 14일간 탄산화를 실시한 순환 골재의 품질개선효과 및 이를 이용한 순환 골재 콘크리트의 성능 평가를 통하여 구조용 콘크리트로의 적용 가능성에 대한 실마리를 찾고자 한다. 그 결과, 탄산화 개질을 통하여 순환 잔골재의 흡수율이 0.91%, 순환 굵은 골재의 흡수율이 0.7% 저감되어 품질개선에 기여하였다. 또한, 탄산화 개질 골재를 이용한 순환 골재 콘크리트의 물리적 특성 및 내구성능이 일반 콘크리트와 유사한 결과를 나타내어 구조용 콘크리트로의 적용 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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