• 제목/요약/키워드: high performance cement

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Assessment of compressive strength of high-performance concrete using soft computing approaches

  • Chukwuemeka Daniel;Jitendra Khatti;Kamaldeep Singh Grover
    • Computers and Concrete
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    • 제33권1호
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    • pp.55-75
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    • 2024
  • The present study introduces an optimum performance soft computing model for predicting the compressive strength of high-performance concrete (HPC) by comparing models based on conventional (kernel-based, covariance function-based, and tree-based), advanced machine (least square support vector machine-LSSVM and minimax probability machine regressor-MPMR), and deep (artificial neural network-ANN) learning approaches using a common database for the first time. A compressive strength database, having results of 1030 concrete samples, has been compiled from the literature and preprocessed. For the purpose of training, testing, and validation of soft computing models, 803, 101, and 101 data points have been selected arbitrarily from preprocessed data points, i.e., 1005. Thirteen performance metrics, including three new metrics, i.e., a20-index, index of agreement, and index of scatter, have been implemented for each model. The performance comparison reveals that the SVM (kernel-based), ET (tree-based), MPMR (advanced), and ANN (deep) models have achieved higher performance in predicting the compressive strength of HPC. From the overall analysis of performance, accuracy, Taylor plot, accuracy metric, regression error characteristics curve, Anderson-Darling, Wilcoxon, Uncertainty, and reliability, it has been observed that model CS4 based on the ensemble tree has been recognized as an optimum performance model with higher performance, i.e., a correlation coefficient of 0.9352, root mean square error of 5.76 MPa, and mean absolute error of 4.1069 MPa. The present study also reveals that multicollinearity affects the prediction accuracy of Gaussian process regression, decision tree, multilinear regression, and adaptive boosting regressor models, novel research in compressive strength prediction of HPC. The cosine sensitivity analysis reveals that the prediction of compressive strength of HPC is highly affected by cement content, fine aggregate, coarse aggregate, and water content.

교량 바닥판 콘크리트의 내구성 증진을 위한 실험적 연구 (An Experimental Study for Improving the Durability of Concrete Bridge Decks)

  • 서진원;이지영;구본성;신도철
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.393-399
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    • 2007
  • 교량 바닥판은 공용 기간 동안 차량하중 및 다양한 환경 조건 (동결융해, 우수 및 융빙제)에 직접적으로 노출되어 있는 부재이다. 이로 인해, 교량 바닥판은 다른 주요부재에 비해서 다양한 결함 및 손상이 자주 발생하여 고속도로 상의 문제 교량은 대부분 바닥판에 결함을 지니고 있다. 따라서 교량 바닥판의 내구성을 확보하기 위한 방안으로 고성능콘크리트 (high performance concrete, HPC)가 대안으로 제시되었다. 교량 바닥판의 내구성을 향상하기 위해, 배합된 고성능콘크리트에 대한 내구성능 실험이 수행되었다. 본 연구에 사용된 배합 변수는 총 4가지로, 1) 보통시멘트 (OPC) 2) 시멘트 중량의 20%의 플라이애쉬 치환(FA), 3) 20%의 플라이애쉬와 4%의 실리카퓸 치환 (FS), 그리고 4) 40%의 고로슬래그미분말 치환 (BS)에 대해서 내구성 실험을 실시한 후 비교 평가를 실시하였으며, 사용된 설계 압축강도는 각각 27 MPa와 35 MPa이다. 고성능콘크리트를 시험 배합한 결과, 결합재의 양을 증가시켜 강도를 증진시키는 것보다는 혼화재를 사용하는 것이 내구 성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 특히 혼화재 중, 플라이애쉬와 실리카퓸을 함께 결합재로 사용하는 경우가 균열 저감 및 내구 성능 증진에 가장 효율적인 것으로 나타났다.

Impact of aggressive exposure conditions on sustainable durability, strength development and chloride diffusivity of high performance concrete

  • Al-Bahar, Suad;Husain, A.
    • Structural Monitoring and Maintenance
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    • 제2권1호
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    • pp.35-48
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    • 2015
  • The main objective of this study is to evaluate the long-term performance of various concrete composites in natural marine environment prevailing in the Gulf region. Durability assessment studies of such nature are usually carried out under aggressive environments that constitute seawater, chloride and sulfate laden soils and wind, and groundwater conditions. These studies are very vital for sustainable development of marine and off shore reinforced concrete structures of industrial design such as petroleum installations. First round of testing and evaluation, which is presented in this paper, were performed by standard tests under laboratory conditions. Laboratory results presented in this paper will be corroborated with test outcome of ongoing three years field exposure conditions. The field study will include different parameters of investigation for high performance concrete including corrosion inhibitors, type of reinforcement, natural and industrial pozzolanic additives, water to cement ratio, water type, cover thickness, curing conditions, and concrete coatings. Like the laboratory specimens, samples in the field will be monitored for corrosion induced deterioration signs and for any signs of failureover initial period ofthree years. In this paper, laboratory results pertaining to microsilica (SF), ground granulated blast furnace slag (GGBS), epoxy coated rebars and calcium nitrite corrosion inhibitor are very conclusive. Results affirmed that the supplementary cementing materials such as GGBS and SF significantly impacted and enhanced concrete resistivity to chloride ions penetration and hence decrease the corrosion activities on steel bars protected by such concretes. As for epoxy coated rebars applications under high chloride laden conditions, results showed great concern to integrity of the epoxy coating layer on the bar and its stability. On the other hand corrosion inhibiting admixtures such as calcium nitrite proved to be more effective when used in combination with the pozzolanic additives such as GGBS and microsilica.

팽창재와 수축저감제를 사용한 HPFRCC의 수축 저감 성능 (Shrinkage Reduction Performance of HPFRCC Using Expansive and Srhinkage Reducing Admixtures)

  • 박정준;문재흠;박준형;이장화;김성욱
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제18권5호
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    • pp.34-40
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    • 2014
  • HPFRCC는 물-결합재비 (W/B)가 20%로 상당히 낮고 굵은 골재를 사용하지 않으며, 고분말 혼화재료를 혼입하기 때문에 자기수축이 상당히 크게 발생하여 구조물 적용 시 균열저감대책이 필요하다. 따라서 이 연구에서는 HPFRCC의 수축을 효율적으로 저감시키기 위한 방법으로 수축저감제와 팽창재의 사용을 검토하기 위하여 이들의 단독 또는 병행 혼입률에 따른 역학적 특성과 구속 수축특성을 평가하였다. 구속수축 실험 중에서 링-테스트 (Ring-test)를 통하여 HPFRCC에 사용되는 시멘트에 대하여 중량비로 수축저감제 1%와 팽창재를 7.5%를 병행 사용하였을 경우 압축강도와 인장강도가 크게 저하되지 않으면서도 수축을 가장 효율적으로 저감시킬 수 있는 최적 배합임을 도출하였고 수정된 건조수축 균열실험을 통하여 이를 검증하였다.

고성능 콘크리트의 자기수축 예측모델에 관한 연구 (Prediction Model on Autogenous Shrinkage of High Performance Concrete)

  • 유성원;소양섭;조민정;고경택;정상화
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제10권3호
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    • pp.97-105
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    • 2006
  • 고성능 콘크리트의 자기수축은 초기균열을 유도할 수 있기 때문에 내구성 측면에서 매우 중요하다. 이에 따라, 본 연구에서는 실험을 통해 혼화재료를 혼입한 고성능 콘크리트의 자기수축 특성을 분석한 후 예측모델을 제안하였다. 이를 위해 다양한 실험변수를 가진 시편에 대해 광범위한 실험을 수행하였다. 주요 실험변수는 혼화재료의 종류 및 혼입률로 설정하였으며 물-시멘트비는 30%로 고정하였다. 실험결과 플라이애시를 치환한 경우에는 자기수축량이 다소 감소하였으며, 고로슬래그를 사용한 경우에는 자기수축이 증가하였다. 또한, 수축저감제 및 팽창재의 혼입량이 클수록 고성능 콘크리트의 자기수축은 감소하는 경향을 보였다. 한편, 본 논문에서는 회귀분석을 통해 혼화재료를 사용한 고성능 콘크리트의 자기수축 예측식을 제안하였으며, 제안된 자기수축 예측식은 실험결과와 비교적 일치하였다

전기로 산화슬래그 잔골재를 사용한 콘크리트의 성능 평가 (Appraisal of Concrete Performance and Plan for Stable Use of EAF Oxidizing Slag as Fine Aggregate of Concrete)

  • 조봉석;이훈하;양승규;이웅종;엄태선
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권3호
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    • pp.367-375
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    • 2009
  • 최근 골재 수급불균형 문제 및 천연자원 고갈에 관한 사회적 관심이 집중되는 가운데, 종래 철강공정에서 부산물로 발생하는 슬래그 중 전기로 산화슬래그는 그 물리적 특성이 일반 골재와 유사한 특성이 있어 콘크리트용 골재로서 활용가능성이 높게 평가되나 슬래그 중 함유되어 있는 free-CaO에 의한 표면결함을 야기하는 문제를 내재하고 있다. 본 연구는 이러한 전기로 산화슬래그 골재의 화학적 안정성 확보방안을 도출하고 이를 통해 안정화된 슬래그 골재를 용도별 콘크리트용 잔골재로 활용하여 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성능을 실험적으로 평가하여 전기로 산화슬래그 잔골재의 활용방안을 제시하는데 그 목적이 있다. 본 연구결과, 전기로 산화슬래그의 골재입경 조정, 소정 기간동안의 자연 에이징 처리에 의해 팝아웃 등의 표면결함을 대폭 저감할 수 있는 것으로 나타났으며, 콘크리트 용도별 대체율에 따른 역학적 성능 및 내구성능은 일반 골재와 비교하여 동등 또는 동등이상의 성능을 발현하는 것으로 평가되었다. 향후 전기로 산화슬래그 잔골재 활용시에는 콘크리트의 미관저해 현상이 나타나지 않도록 충분한 사전 에이징 또는, 가공처리 등 안정성 확보를 위한 품질관리가 반드시 선행되어야 할 것이다. 또한, 철강부산물의 친환경적인 자원순환 시스템을 확립하기 위해서는 전기로 산화슬래그 골재에 대한 품질관리 지표 구축과 더불어 다양한 용도개발이 이루어져야 하며 각종 공학적 특성 및 내구성에 관한 지속적인 연구개발이 이루어져야 할 것이다.

Steel Cord와 PVA 혼합섬유 보강 고인성 시멘트 복합체의 인장강도 특성 (Tensile Strength Characteristics of Steel Cord and PVA Hybrid Fiber Reinforced Cement-Based Composites)

  • 윤현도;양일승;한병찬;복산양;전에스더;문연준
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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    • pp.18-21
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    • 2004
  • This paper discusses how steel cord and PVA hybrid fibers enhance the performance of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPRFCC) in terms of elastic limit, strain hardening response and post peak of the composites. The effect of microfiber(PVA) blending ratio is presented. For this purpose flexure, direct tension and split tension tests were conducted. It was found that HFRCC specimen shows multiple cracking in the area subjected to the greatest bending tensile stress. Uniaxial tensile test confirms the range of tensile strain capacity from 0.5 to $1.5\%$ when hybrid fiber is used. The cyclic loading test results identified a unique unloading and reloading response for this ductile composite. Cyclic loading in tension appears not to affect the tensile response of the material if the uniaxial compressive strength during loading is not exceeded.

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LNG tank용 초유동 콘크리트의 배합설계 (The required performance of the super flowing concrete for LNG)

  • 권영호;전성근;백승준;이용일;김무한
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집(I)
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    • pp.463-468
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    • 1999
  • The slurry wall of Inchon LNG receiving terminal tank will be planned the super flowing concrete having properties of high strength (required strength 520kg/$\textrm{cm}^2$), no-vibrating and massive structure in the underground. For the performance of this concrete, we investigate and select all materials, the optimum mix design and sensibility test in the laboratory. As test results, we choose portland blast-furnace slag cement and lime stone powder(L.S.P) as cementitious materials, W/C 41%(W/B 35.4%), S/a 50.8% and unit volume of coasre aggregate 0.30 as optimum mix design. Also test result of the fresh and hardened concrete are satisfied with specifications of slurry wall.

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Effects of Matrix Ductility on the Shear Performance of Precast Reinforced HPFRCC Coupling Beams

  • Yun Hyun-Do;Kim Sun-Woo;Jeon Esther;Park Wan Shin
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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    • pp.53-56
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    • 2005
  • This paper investigates the effect of ductile deformation behavior of high performance hybrid fiber-reinforced cement composites (HPHFRCCs) on the shear behavior of coupling beams to lateral load reversals. The matrix ductility and the reinforcement layout were the main variables of the tests. Three short coupling beams with two different reinforcement arrangements and matrixes were tested. They were subjected to cyclic loading by a suitable experimental setup. All specimens were characterized by a shear span-depth ratio of 1.0. The reinforcement layouts consisted of a classical scheme and diagonal scheme without confining ties. The effects of matrix ductility on deflections, strains, crack widths, crack patterns, failure modes, and ultimate shear load of coupling beams have been examined. The combination of a ductile cementitious matrix and steel reinforcement is found to result in improved energy dissipation capacity, simplification of reinforcement details, and damage-tolerant inelastic deformation behavior. Test results showed that the HPFRCC coupling beams behaved better than normal reinforced concrete control beams. These results were produced by HPHFRCC's tensile deformation capacity, damage tolerance and tensile strength.

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분리된 천정의 설치를 통한 목구조 바닥의 내화성능 및 충격음 차단성능 향상 (Improvement of Fire Resistance and Impact Sound Insulation Performance for Timber Framed Floor by Installation of Isolated Ceiling)

  • 박주생;김세종;이상준
    • 한국가구학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.426-432
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    • 2013
  • Fire resistance and impact sound insulation tests were performed for a floor assembly, of which stiffness was reinforced by shortening the span of floor joists by installing glulam beam additionally in the middle or one thirds of the original span, and which an additional ceiling component was installed apart from floor structure. By applying the isolated ceiling, timber framed floor showed 1 hour of fire resistance even in case that dead load was increased by considering cement mortar layer for radiant floor heating. Insulation performance against light and heavy impact sound was improved significantly by applying the sound absorbing layer of big mass and high elasticity in addition to the stiffness improvement and isolated ceiling.

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