Kim Jung Eun;Jun Ssang Sun;Seo Ki Young;Jin Chi Sub
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.11a
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pp.185-188
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2004
The effect of fly ash to prevent detrimental expansion due to alkali -silica reaction was investigated through the ASTM C 1260 method that is one of the most commonly used method because results can be obtained within about 16 days. Reactive aggregate used is a netamorphic rock and sedimentary rock. The replacement proportions of portland cement by fly ash were respectively 0, 5, 10, 15, 25 and 35 percent. Expansion of mortar bars due to alkali-silica reaction decreased with the increase of fly ash content. The results show that the expansion due to alkali-silica reaction is dramatically reduced in the presence of high volume fly ash. When the fly ash content examine from all angles (strength and a flow), the replacement proportions of fly ash is about $25\%$ in order to control on expansion.
Hemmati, Ali;Kheyroddin, Ali;Sharbatdar, Mohammad K.
Computers and Concrete
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v.16
no.4
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pp.545-568
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2015
High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites which are called HPFRCC, include cement matrices with strain hardening response under tension loading. In these composites, the cement mortar with fine aggregates, is reinforced by continuous or random distributed fibers and could be used for various applications including structural fuses and retrofitting of reinforced concrete members etc. In this paper, mechanical properties of HPFRCC materials are reviewed briefly. Moreover, a reinforced concrete beam (experimentally tested by Maalej et al.) is chosen and in different specimens, lower or upper or both parts of that beam are replaced with HPFRCC layers. After modeling of specimens in ABAQUS and calibration of those, mechanical properties of these specimens are investigated with different thicknesses, tensile strengths, tensile strains and compressive bars. Analytical results which are obtained by nonlinear finite analyses show that using HPFRCC layers with different parameters, increase loading capacity and ultimate displacement of these beams compare to RC specimens.
It has been well known that the alkali-aggregate reaction between the aggregates and cement paste is one of the reasons of a concrete siructre expansion. Because of a serious demage on the concrete stnicture from the expansion, in many countries, the safety of the materials is checked in laboratory by mortar-bar test and the upper limit of expansion in length is 0.1%. The prescriptions are presented in the ASTM C227 and 490 of U.S. which has been international currency and in the KS Handbook F2503, F2546 and L5107 of Korea published by Korean Standards Association. Both of the prescriptions are almost same in their contents. Actually, in the process of preparing and measuring the mortar-bar according to the prescription mentioned above, it seems that there are no problems for its own purpose but a few points are found to be improved upon the methods to increase the accuracy for laboratory work as follows. 1. The prescription of blending ratio(aggregate, cement and water) should be noted by volume not by weight. 2. It is unreasonable to measure the initial length of mortar bars after 24$\pm$2 hours at once regardless the kind of aggregates. 3. It may bring about errors in calculating the expansion ratio under the condition of the denominator value fixed as 254mm. 4. The measuring methods of specific gravity are selected according to the purposes but the pure specific gravity displays the highest accuracy among them.
In this article, by using experimental studies and artificial neural network has been tried to investigate the use of nano-silica as concrete admixture to reduce alkali-silica reaction. If there are reactive aggregates and alkali of cement with enough moisture in concrete, a gel will be formed. Then with high reactivity between alkali of cement and existence of silica in aggregates, this gel will expand by absorption of water, and causes expansive pressure and cracks be formed. At the time passes, this gel will reduce both durability and strength of the concrete. By reducing the size of silicate to nano, specific surface area of particles and number of atoms on the surface will be increased, which causes more pozzolanic activity of them. Nano-silica can react with calcium hydroxide ($Ca(OH)_2$) and produces C-S-H gel. In this study, accelerated mortar bar specimens according to ASTM C 1260 and ASTM C 1567, with different mix proportions were prepared using aggregates of Kerman, such as: none admixture and plasticizer, different proportions of nano-silica separately. By opening the moulds after 24 hour and curing in water at $80^{\circ}C$ for 24 hour, then curing in (1N NaOH) at $80^{\circ}C$ for 14 days, length expansion of mortar bars were measured and compared. It was noted that, the lowest length expansion of a specimens shows the best proportion of admixture based on alkali-silica reactivity. Then, prediction of alkali-silica reaction of concrete has been investigated by using artificial neural network. In this study the backpropagation network has been used and compared with different algorithms to train network. Finally, the best amount of nano silica for adding to mix proportion, also the best algorithm and number of neurons in hidden layer of artificial neural network have been offered.
The concrete pavement at Seohae Expressway in Korea has suffered from serious distress, only after four to seven years of construction. The deterioration of ASR has seldom been reported per se in Korea, because the aggregate used for the cement concrete has been considered safe against alkali-silica reaction so far. The purpose of this study is to examine the expansion behavior of aggregates of Korea due to alkali-silica reaction by ASTM C 1260 standard method of the accelerated mortar bar test (AMBT), stereo microscopic analysis, scanning electronic microscope (SEM) analysis, and electron dispersive X-ray spectrometer (EDX) analysis. The results are presented as it follows. The accelerated mortar bar test (AMBT) showed that mica granite and felsite of igneous rocks, aroke, red sandstone and shale of sedimentary rocks, slate of metamorphic rock, and dendrite and quartz of mineral rock showed more expansion than 0.1% at 14 days. But, some sedimentary rocks and metamorphic rocks expanded more than 0.1% at 28 days even though they were less than 0.1% at 14 days. The mortar bars, which showed more than occurred 0.1% expansion, resulted in cracking on surface. SEM and EDX analysis confirmed that the white gel was a typical reaction product of ASR. The ASR gel in Korea mainly consisted of Silicate (Si) and Potassium (K) from the cement. The crack in the concrete pavement was caused by ASR. It seems that Korea is no longer safe zone against alkali-silica reaction.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.1
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pp.67-72
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2022
Concrete prevents corrosion of reinforcing bars due to its strong alkalinity. However, in the sea, strong alkali components with a pH of 12 to 13 are eluted, which adversely affects the ecological environment and growth of marine organisms. In this study, the mechanical properties and durability of the low alkali mortar were evaluated for the development of a low alkali mortar for the 3D printed artificial reefs. As a result of evaluation of strength characteristics, the α-35 mixture, which were produced with fly ash, silica fume and α-hemihydrate gypsum, satisfied the strength requirement 27 MPa in terms of compressive strength. As a result of pH measurement, it was found that mixing with alpha-type hemihydrate gypsum resulted in minimizing pH due to the the formation of calcium sulfate instead of calcium hydroxide production. As a result of the chloride ion penetration resistance test, the α-35 mixture exhibited the best performance, 3844C. As a result of measuring the length change over time, the α-35 mixture showed the shrinkage 33.5% less compared to the Plain mix.
Yeo, Sang Rok;Cho, Eun Sang;Hwang, Won Sup;Jeong, Jae Woon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1A
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pp.69-78
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2008
In this study, in order to verify the reinforcement effects of the cracked concrete tubes and culverts, static load test was conducted. After the load carrying capacity of the original concrete tubes (nominal diameter 0.8 m, 1.0 m, 1.5 m) and box culverts (inner width 2.0 m. 2.5 m) was reduced by the cracking test, the cracked concrete specimens were strengthened by installing profile with steel stiffener and high strength mortar. And then, the maximum load tests were conducted the renewal concrete tubes and box culverts. According to the method application, the load carrying capacity increased 1.66~3.50 times than it of the original tubes before applying the method. In case of the original box culverts, the load carrying capacity increased 1.66~3.10 times than the case before installing profile and high strength mortar. Also non-linear analysis was carried out by using the commercial FEM program of ABAQUS 6.6. Solid (C3D8R) elements and concrete damage plasticity option was applied to the analysis. For reflecting confined reinforcing bars in the analysis, the composite material properties were used.
In this paper, the impact of a vernacular pozzolanic kaolinite mine on concrete alkali-silica reaction and strength has been evaluated. For making the samples, kaolinite powder with various levels has been used in the quality specification test of aggregates based on the ASTM C1260 standard in order to investigate the effect of kaolinite particles on reducing the reaction of the mortar bars. The compressive strength, X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) experiments have been performed on concrete specimens. The obtained results show that addition of kaolinite powder to concrete will cause a pozzolanic reaction and decrease the permeability of concrete samples comparing to the reference concrete specimen. Further, various machine learning methods have been used to predict ASR-induced expansion per different amounts of kaolinite. In the process of modeling methods, optimal method is considered to have the lowest mean square error (MSE) simultaneous to having the highest correlation coefficient (R). Therefore, to evaluate the efficiency of the proposed model, the results of the support vector machine (SVM) method were compared with the decision tree method, regression analysis and neural network algorithm. The results of comparison of forecasting tools showed that support vector machines have outperformed the results of other methods. Therefore, the support vector machine method can be mentioned as an effective approach to predict ASR-induced expansion.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.5
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pp.618-625
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2018
With the passing of time, exposed concrete structures are affected by a range of environmental, chemical, and physical factors. These factors seep into the concrete and have a deleterious influence compared to the initial performance. The importance of identifying and preventing further performance degradation due to the occurrence of deterioration has been greatly emphasized. In recent years, evaluations of the target life have attracted increasing interest. During the freezing-melting effect, a part of the concrete undergoes swelling and shrinking repeatedly. At these times, chloride ions present in seawater penetrate into the concrete, and accelerate the deterioration due to the corrosion of reinforced bars in the concrete structures. For that reason, concrete structures located onshore with a freezing-melting effect are more prone to this type of deterioration than inland structures. The aim of this study was to develop a high performance mortar mixed with a mineral admixture for the durability properties of concrete structures near sea water. In addition, experimental studies were carried out on the strength and durability of mortar. The mixing ratio of the silica fume and meta kaolin was 3, 7 and 10 %, respectively. Furthermore, the ultra-fine fly ash was mixed at 5, 10, 15, and 20%. The mortar specimens prepared by mixing the admixtures were subjected to a static strength test on the 1st and 28th days of age and degradation acceleration tests, such as the chloride ion penetration resistance test, sulfuric acid resistance test, and salt resistant test, were carried out at 28 days of age. The chloride diffusion coefficient was calculated from a series of rapid chloride penetration tests, and used to estimate the life time against corrosion due to chloride ion penetration according to the KCI, ACI, and FIB codes. The life time of mortar with 10% meta kaolin was the longest with a service life of approximately 470 years according to the KCI code.
Nitrite-Type hydrocalumite (calumite) is a material that can adsorb chloride ions ($Cl^-$) that cause corrosion of reinforce bars and liberate the nitrite ions ($NO_2{^-}$) that inhibit corrosion in reinforced concrete. In this study, polymer-modified mortars using two types of epoxy resin with calumite are prepared with various polymer binder-ratios of 0, 5, 10, 15, 20% and calumite contents of 0, 5%. The specimens are tested for chloride ion penetration, carbonation, drying shrinkage and corrosion inhibition. As a result, the chloride ion penetration and carbonation depth of PMM using epoxy resin somewhat increases with increasing calumite contents, but those remarkably decreases depending on the polymer-binder ratios. The 28-d drying shrinkage shows a tendency to decrease with increasing polymer-binder ratio and calumite content. Unmodified mortars with calumite content of 5% did not satisfy quality requirement by KS. However, it was satisfied with KS requirement by the modification of epoxy resin in cement mortar. On the whole, the carbonation and chloride ion penetration depth of epoxy-modified mortars with calumite is considerably improved with an increase in the polymer-binder ratio regardless of the calumite content, and is remarkably improved over unmodified mortar. And, the replacement of the portland cement with the calumite has a marked effect in the corrosion-inhibiting property of the epoxy-modified mortars.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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