Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.5
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pp.551-557
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2010
The purpose of this study is to estimate experimentally the flexural behavior, capacity and validity of existing regulation of net tensile strain in lightweight concrete beams and polymer modified lightweight concrete beams. One normal weight concrete beam and four lightweight concrete beams, three polymer modified lightweight concrete beams were constructed as same figure and attempted to evaluate the difference of strength and ductility in specimens of different net tensile strain in extreme tension steel. Test results are indicated in terms of load-deflection behavior and ductility index. As the value of net tensile strain increased, the flexural strength and stiffness of specimen decreased but ductility index increased in both of lightweight concrete beams and polymer modified lightweight concrete beams. It is considered that to achieve similar ductility index of normal weight concrete, net tensile strain in extreme tension steel should exceed 0.005 for lightweight concrete beam and polymer modified lightweight concrete beam.
PURPOSE. The purpose of this study was to investigate the effect of barium silicate filler contents on mechanical properties of resin nanoceramics (RNCs) for additive manufacturing (AM). MATERIALS AND METHODS. Additively manufactured RNC specimens were divided into 4 groups depending on the content of ceramic fillers and polymers: 0% barium silicate and 100% polymer (B0/P10, control group); 50% barium silicate and 50% polymer (B5/P5); 60% barium silicate and 40% polymer (B6/P4); 67% barium silicate and 33% polymer (B6.7/P3.3). The compressive strength (n = 15) and fracture toughness (n = 12) of the specimens were measured, and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses were performed. Independent sample Kruskal-Wallis tests were performed on the compressive strength and fracture toughness test results, and the significance of each group was analyzed at the 95% confidence interval through post-tests using the Bonferroni's method. RESULTS. B6/P4 and B6.7/P3.3 exhibited much higher yield strength than B0/P10 and B5/P5 (P < .05). Compared to the control group (B0/P10), the other three groups exhibited higher ultimate strength (P < .05). The fracture toughness of B6/P4 and B6.7/P3.3 were similar (P > .05). The content of barium silicate and fracture toughness showed a positive correlation coefficient (R = 0.582). SEM and EDS analyses revealed the presence of an oval-shaped ceramic aggregate in B6/P4 specimens, whereas the ceramic filler and polymer substrate were homogeneously mixed in B6.7/P3.3. CONCLUSION. Increasing the ceramic filler content improves the mechanical properties, but it can be accompanied by a decrease in the flowability and the homogeneity of the slurry.
The ortho- and iso- type unsaturated polyester resins were synthesized and used as a polymer binder of the polymer mortar composite. Styrene monomer and acrylonitrile were used as a diluent for the unsaturated polyester resin. Methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) and cobalt octoate (CoOc) were used as a curing agent and an accelerator, respectively. Four kinds of unsaturated polyester resins were prepared according to types of the resin and diluent, and used as a polymer binder in the preparation of the specimen. A total of 16 polymer mortar specimens were prepared according to the added amount of the polymer binder and subjected to a hot water resistance test, followed by compressive and flexural strength tests, and pore and SEM analyses. As a result, it was found that the strength of the specimen using the iso-type unsaturated polyester resin as the polymer binder was better than that of using the ortho-type unsaturated polyester resin. The total pore volume and diameter measured after the hot water resistance test were reduced compared to the values before the test. In the micrographs observed before the hot water resistance test, the polymer binder, filler and fine aggregate were firmly combined to the co-matrix, but the polymer binder was mostly decomposed in the micrographs observed after the test.
Aqueous dispersions of pristine and functionalized (COOH- and $NH_2$-) multi-walled, carbon nanotubes (MWNTs) were prepared by using three types of surf act ants: sodium dodecyl sulfate (SDS, anionic), PEO-PPO-PEO (Pluronic P84, non-ionic), and poly(styrene/$\alpha-methyl$ styrene/acrylic acid) random terpolymer, i.e., alkali-soluble resin (ASR). The aggregate size, $\zeta-potential$, and storage stability of the MWNT aqueous dispersions were investigated by using dynamic light scattering and the turbidity method at room temperature. The exfoliation of the MWNT aggregates was determined by a UV-visible spectrophotometer and the morphology of the surfactant-coated MWNTs was observed by transmission electron microscopy (TEM). In all cases, ASR showed better dispersion stability with the smallest aggregate size, compared with the other surfactants, because of its unique molecular structure, i.e., randomly incorporated carboxylic acid groups and planar phenyl groups that can be irreversibly and effectively adsorbed on the MWNT surface. A predominantly-exfoliated morphology of MWNTs was observed in the presence of ASR from the strong intensity of the UV-vis spectrum at 263 nm.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.3
no.1
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pp.65-71
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2007
Since pop-outs are occurred recently on concrete surface occasionally, it is needed to find out accurate causes and to suggest appropriate methods. On this study, it is investigated the occurrence mechanism of pop-outs caused by electric arc furnace Oxidizing slags as fine aggregate for concrete. As a result, it is investigated the cause of pop-outs that extremely small quantities of free CaO and free MgO in the electric furnace slag react with water to produce $Ca(OH)_2$ and $Mg(OH)_2$, so that their volumes are expanded and erupted about two times. As a resolution, it is needed to remove the potential cause of expansion by replacing the deteriorated concrete section up to the depth to secure the safe of structural element with repairing polymer mortar, especially more than 50MPa.
In this study, we studied on the durability of restorative cement mortar for deteriorated concrete at complex deteriorated conditions as variation of temperature and of humidities. We made a comparison between restorative materials with insulation function and restorative materials without insulation function in items of compressive and bending strength and permeability of water, durability for carbonation, salt damage, diffusion coefficient of salt at complex deterioration conditions like change of temperature, change of humidity, For insulation, we used close-pore type Alumino-Silicate lightweight aggregate and substituted 12 wt% and 15 wt% out of original restorative cement mortar without insulation function. As a result, it was found that original restorative cement mortar without insulation function fail to meet Korean Standard on polymer modified cement mortar for maintenance in concrete structure, but restorative cement mortar with insulation function is in contentment Korean Standard to meet excellent than restorative materials without insulation function for durability at complex deteriorated conditions.
The changes in the dispersion of carbon black in liquid polyisoprene under shear flow with time have been investigated by time-resolved ultra small-angle X-ray scattering (USAXS) method. The analyses of USAXS profile immediately after the start of shear flow clarified that the aggregates of carbon black with a mean radius of gyration of 14 nm and surface fractal dimension of 2.5 form the fractal network structure with mass-fractal dimension of 2.9. After the application of the shear flow, the scattering intensity increases with time at the observed whole entire q region, and then the a shoulder appears at $q=0.005nm^{-1}$, indicating that the agglomerate is broken and becomes smaller by shear flow. The analysis by the Unified Guinier/Power-law approach yielded several characteristic parameters, such as the sizes of aggregate and agglomerate, mass-fractal dimension of agglomerate, and surface fractal dimension of the primary particle. While the mean radius of gyration of the agglomerate decreases with time, the mean radius of gyration of the aggregate, mass fractal dimension, and surface fractal dimension don't change with time, indicating that the aggregates peel off the surface of the agglomerate.
Mohamed Hechmi El Ouni;Ali Raza;Bisma Khalid;Afzal Ahmed;Muhammad Sohail Jameel;Yasser Alashker
Structural Engineering and Mechanics
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v.86
no.5
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pp.687-704
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2023
This study aims to examine the structural response of glass fibre-reinforced polymer (Glass-FRP) reinforced geopolymer electronic waste aggregate concrete (GEWC) compression elements under axial compression for sustainable development. The research includes the fabrication of nine GEWC circular compression elements with different reinforcement ratios and a 3-D nonlinear finite element model using ABAQUS. The study involves a detailed parametric analysis to examine the impact of various parameters on the behavior of GEWC compression elements. The results indicate that reducing the vertical distance of glass-FRP ties improves the ductility of GEWC compression elements, and those with eight longitudinal rebars have higher axial load-carrying capacities. The finite element predictions were in good agreement with the testing results, and the put forwarded empirical model shows higher accuracy than previous models by involving the confinement effect of lateral glass-FRP ties on the axial strength of GEWC compression elements. This research work contributes to minimizing the carbon footprint of cement manufacturing and electronic waste materials for sustainable development.
To investigate the axial compressive performance of the recycled aggregate concrete (RAC) filled glass fiber reinforced polymer (GFRP) tube and profile steel composite columns, static loading tests were carried out on 18 specimens under axial loads in this study, including 7 RAC filled GFRP tube columns and 11 RAC filled GFRP tube-profile steel composite columns. The design parameters include recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage, profile steel ratio, slenderness ratio and RAC strength. The failure process, failure modes, axial stress-strain curves, strain development and axial bearing capacity of all specimens were mainly analyzed in detail. The experimental results show that the GFRP tube had strong restraint ability to RAC material and the profile steel could improve the axial compressive performance of the columns. The failure modes of the columns can be summarized as follow: the profile steel in the composite columns yielded first, then the internal RAC material was crushed, and finally the fiberglass of the external GFRP tube was seriously torn, resulting in the final failure of columns. The axial bearing capacity of the columns decreased with the increase of RCA replacement percentage and the maximum decreasing amplitude was 11.10%. In addition, the slenderness ratio had an adverse effect on the axial bearing capacity of the columns. However, the strength of the RAC material could effectively improve the axial bearing capacity of the columns, but their deformability decreased. In addition, the increasing profile steel ratio contributed to the axial compressive capacity of the composite columns. Based on the above analysis, a formula for calculating the bearing capacity of composite columns under axial compression load is proposed, and the adverse effects of slenderness ratio and RCA replacement percentage are considered.
For the recycling of rapid-chilled steel slag, the mechanical strengths and physical properties of EVA-polymer modified mortars with the various replacement ratios of rapid-chilled steel slag were investigated. Twenty five specimens of polymer modified mortars were prepared with the five different amounts of EVA-polymer modifier (0, 5, 10, 15, 20 wt%) and rapid-chilled steel slag (0, 25, 50, 75, 100 wt%). For the investigation of the characteristics of polymer modified mortars, the measurements such as water-cement ratio, unit volume weight, air content for fresh mortar and compressive strength, flexural strength, water absorption, hot water resistance, porosity and SEM investigation for curing specimens were conducted. As a results, with an increase in the replacement ratio of rapid-chilled steel slag, water-cement ratios decreased but unit volume weight increased remarkably. With increasing EVA-polymer modifier and the replacement ratio of rapid-chilled steel slag, percent of water absorption decreased but compressive and flexural strengths increased remarkably. By the hot water resistance test, mechanical strengths decreased but total pore volume and porosity increased remarkably. In the SEM observation, the components of specimen were shown to stick to each other in the form of co-matrix phase before hot water resistance test, but polymer modifier of co-matrix phase was decomposed or deteriorated after hot water resistance test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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