Prusty, Rajeswari;Mukharjee, Bibhuti B.;Barai, Sudhirkumar V.
Advances in concrete construction
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제3권4호
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pp.253-268
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2015
This paper investigates the influence of various mix design parameters on the characteristics of concrete containing recycled coarse aggregates and Nano-Silica using Taguchi method. The present study adopts Water-cement ratio, Recycled Coarse Aggregate (%), Maximum cement content and Nano-Silica (%) as factors with each one having three different levels. Using the above mentioned control parameters with levels an Orthogonal Array (OA) matrix experiments of L9 (34) has selected and nine number of concrete mixes has been prepared. Compressive Strength, Split Tensile Strength, Flexural Tensile Strength, Modulus of Elasticity and Non-Destructive parameters are selected as responses. Experimental results are analyzed and the optimum level for each response is predicted. Analysis of 28 days CS depicts that NS (%) is the most significant factor among all factors. Analysis of the tensile strength results indicates that the effect of control factor W/C ratio is ranked one and then NS (%) is ranked two which suggests that W/C ratio and NS (%) have more influence as compared to other two factors. However, the factor that affects the modulus of elasticity most is found to be RCA (%). Finally, validation experiments have been carried out with the optimal mixture of concrete with Nano-Silica for the desired engineering properties of recycled aggregate concrete. Moreover, the comparative study of the predicted and experimental results concludes that errors between both experimental and predicted values are within the permissible limits. This present study highlights the application of Taguchi method as an efficient tool in determining the effects of constituent materials in mix proportioning of concrete.
A post-tensioned reinforced concrete slab bridge is analyzed by specially orthotropic laminate theory. Symmetrically reinforced slab with tension and compression steel is considered for convenience of analysis. Each longitudinal and transverse steel layer is regarded as a lamina, and material constants of each lamina is calculated by the use of the rule of mixture. This bridge is under uniformly distributed vertical loads, and axial loads and end moments due to post-tensioning. In this paper, finite difference method is used for numerical analysis of this bridge. Theory and analysis method of specially orthotropic laminate plates used in this paper can be used for design of new bridges, and maintenance and repair of old bridges.
The purpose of this study is to design and to apply the self-compaction concrete mixture to field, having not only high strength but also compensation for shrinkage without thermal crack under 4 sides outer restraint of the member. In the experimental mix, replacement ratio of limestone Powder, CSA expansive additives, and unit water were selected as parameters, using portland blast-furnace slag cement. And, bleeding test, expansibility test, hydration heat analysis were performed. As a results, when Cement is replaced with 35% limestone Powder, 6% CSA expansive additives at unit water 175kg/$m^3$, demanded performances of fresh and hardened self-compaction concrete are accomplished in the field application.
A high ductile fiber reinforced mortar has been developed by employing micromechanics-based design procedure. Micromechanical analysis was initially performed to properly select water-cement ratio, and then optimal mixture proportion was determined based on workability considerations, including desirable fiber dispersion without segregation. Subsequent direct tensile tests revealed that the fiber reinforced mortar exhibited high ductile uniaxial tension property, represented by $1.8\%$ strain capacity, which is around 100 times the strain capacity of normal concrete.
This study is mainly focused on applying Fuller's ideal gradation curve to theoretically design blended ratio of all solid materials of a reactive powder mortar (RPM), also known as reactive powder concrete (RPC), with the aid of error function, and then to study the effect of fly ash/slag on the performance of RPM. The solid particle is assumed to be spherical particles. Then, the void volume of paste ($V_{\nu}$) and the paste content with specific quality can be obtained. As conclusion, under Fuller's ideal grading curve, the amount of fly ash/slag mixture is higher than that with silica fume along due to it better filled the void within solid particle and obtains higher packing density.
This paper investigates the shrinkage behavior of Ultra High Strength(UHSC) having three water-to-cementitious material ratio, 0.20, 0.16, 0.12. All of mixtures have same design compressive strength. Free shrinkage test for autogenous and drying shrinkage using $100{\times}100{\times}400$ prismatic specimen was conducted. On all mixture, Effects of fly ash and blast-furnace slag on each shrinkage test results were also investigated. The largest portion of autogenous shrinkage was observed in UHSC12 (w/b=0.12) and the measured strain was as high as 80% of the total drying shrinkage strain. The autogenous shrinkage of UHSC decreased as the amount of fly ash increased as demonstrated in the literature. However, the results of the effect of blast-furnace slag on autogenous shrinkage were somewhat different from previous researches.
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.
The Early-age construction loading and changing properties of concrete, especially in the multi-story structures can affect the slab deflection, significantly. Based on previously conducted experiment on eight simply-supported one-way slabs this paper investigates the effect of concrete type, fiber type and content, loading value, cracking moment, ultimate moment and applied moment on the instantaneous deflection of Self-Compacting Concrete (SCC) slabs. Two distinct loading levels equal to 30% and 40% of the ultimate capacity of the slab section were applied on the slabs at the age of 14 days. A wide range of the existing models of the effective moment of inertia which are mainly developed for conventional concrete elements, were investigated. Comparison of the experimental deflection values with predictions of the existing models shows considerable differences between the recorded and estimated instantaneous deflection of SCC slabs. Calculated elastic deflection of slabs at the ages of 14 and 28 days were also compared with the experimental deflection of slabs. Based on sensitivity analysis of the effective parameters, a new model is proposed and verified to predict the effective moment of inertia in SCC slabs with and without fiber reinforcing under two different loading levels at the age of 14 days.
This study investigated the flowability and mechanical properties of cost-effective steel fiber reinforced ultra-high performance concrete (UHPC) by using locally available materials for field-cast application. To examine the effect of mixture constituents, five mixtures with different fractions of silica fume, silica powder, ground granulated blast furnace slag (GGBS), silica sand, and crushed natural sand were proportionally prepared. Comprehensive experiments for different mixture designs were conducted to evaluate the fresh- and hardened-state properties of self-consolidating UHPC. The results showed that the proposed UHPC had similar mechanical properties compared with conventional UHPC while the flow retention over time was enhanced so that the field-cast application seemed appropriately cost-effective. The self-consolidating UHPC with high flowability and low viscosity takes less total mixing time than conventional UHPC up to 6.7 times. The X-ray computed tomographic imaging was performed to investigate the steel fiber distribution inside the UHPC by visualizing the spatial distribution of steel fibers well. Finally, the tensile stress-strain curve for the proposed UHPC was proposed for the implementation to the structural analysis and design.
이 연구에서는 한정된 데이터베이스를 바탕으로 콘크리트 물성 예측 모델을 만들어 최적 배합을 구할 때, 탐색 범위를 한정된 데이터베이스로 제안함으로써 보다 신뢰성 있는 콘크리트 배합을 제시할 수 있는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 각 구성 재료의 가능한 모든 영역을 포함하는 데이터베이스를 구축하지 않고 최적화 과정에서 탐색 범위를 한정된 데이터베이스로 제안함으로써 콘크리트 물성 예측 모델이 신뢰성을 확보할 수 있게 된다. 이 연구에서 이러한 영역을 유효영역으로 정의 하였다. 제안한 기법은 유전자 알고리즘, 인공신경회로망, 그리고 최소 볼록 집합을 이용하여 구현하였으며, 이 방법의 타당성을 검증하기 위하여 주어진 강도 조건을 만족하면서 최저의 가격으로 제조할 수 있는 배합을 찾는 최적화 문제에 적용하였으며 검증 실험을 수행하였다. 실험 결과 데이터베이스의 영역 특성을 반영하는 제안한 기법을 통하여 보다 정확하고 신뢰성 있는 최적 배합을 찾을 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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