This paper describes the effect of aggregate size on compressive behavior of high-strength steel fiber reinforced concrete. The Specified compression strength is 60 MPa and the range of fiber volume fraction is 0~2%. The main variable is the aggregate size, which was used for the aggregate size of 8 and 20 mm. So, ten concrete mixtures were prepared and tested to evaluate the fresh and hardened properties of SFRC at curing ages (7, 14, 28, 56 and 91 days), respectively. Items estimated in this study are the fresh properties (air contents, slump), hardened properties (compressive strength, modulus of elasticity, post-peak response and compressive toughness). As a result, the aggregate size has little effect on the compressive strength and modulus of elasticity. On the other hand, the ductile behavior was shown after post peak and the compressive toughness was increasing as decreasing the aggregate size. These effects are clearly represented in the fiber volume fraction 2%, which are the point appeared fiber ball. It is considered that the decreasing the aggregate size has effect on the fiber dispersibility.
In order to investigate the dynamic impact resistance of steel fiber reinforced full light-weight concretes, we implemented drop weight impact test on a total of 6 reinforced beams with 0, 1 and 2%, steel fiber volume fraction. The purpose of this test was to determine the failure modes of beams under different impact energies. Then, we compared and analyzed the time-history curves of impact force, midspan displacement and reinforcement strain. The obtained results indicated that the deformations of samples and their steel fibers were proportional to impact energy, impact force, and impact time. Within reasonable ranges of parameter values, the effects of impact size and impact time were similar for all volumetric contents of steel fibers, but they significantly affected the crack propagation mechanism and damage characteristics of samples. Increase of the volumetric contents of steel fibers not only effectively reduced the midspan displacement and reinforcement strain of concrete samples, but also inhibited crack initiation and propagation such that cracks were concentrated in the midspan areas of beams and the frequency of cracks at supports was reduced. As a result, the tensile strength and impact resistance of full light-weight concrete beams were significantly improved.
The variation in microstructure and texture during continuous annealing was examined in a series of 1.6% Mn-0.1% Cr-0.3% Mo-0.005% B steels with carbon contents in the range of 0.010 to 0.030%. It was found that microstructure of hot band consisted of ferrite and pearlite as a consequence of high coiling temperature, and eutectoid carbon content was between 0.011% and 0.016%. Martensite ranged in volume fraction from 1.5% to 4.0% when annealed at $820{\circ}C$ according to the typical continuous annealing cycle. The critical martensite content for the continuous yielding was about 4% from stress-strain curves. The continuous yielding was obtained in the 0.030% carbon steel and 0.010% to 0.020% carbon steels revealed some yield point elongation ranging from 0.8% to 2.2% in as-annealed conditions. Higher tensile strength in the higher carbon steel is due to both increase in the martensite volume fraction and ferrite grain refinement. Decreasing the carbon content to 0.01% strengthened the intensities of ${\gamma}$-fiber textures, resulting in the increase in the $r_m$ value, which was caused by the lower volume fraction of martensite. The higher carbon steels showed the lower $r_m$ value of about 1.0.
Shear failure of reinforced concrete (RC) beams is a major concern for structural engineers. It has been shown through various studies that the shear strength and ductility of RC beams can be improved by adding steel fibers to the concrete. An accurate model predicting the shear strength of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams will help SFRC to become widely used. An artificial neural network (ANN) model consisting of an input layer, a hidden layer of six neurons and an output layer was developed to predict the shear strength of SFRC slender beams without stirrups, where the input parameters are concrete compressive strength, tensile reinforcement ratio, shear span-to-depth ratio, effective depth, volume fraction of fibers, aspect ratio of fibers and fiber bond factor, and the output is an estimate of shear strength. It is shown that the model is superior to fourteen equations proposed by various researchers in predicting the shear strength of SFRC beams considered in this study and it is verified through a parametric study that the model has a good generalization capability.
Hwang, Jin-Ha;Lee, Deuck Hang;Park, Min Kook;Choi, Seung-Ho;Kim, Kang Su;Pan, Zuanfeng
Computers and Concrete
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제16권6호
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pp.825-846
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2015
In this study, shear tests on steel fiber reinforced-prestressed concrete (SFR-PSC) members were conducted with test parameters of the concrete compressive strength, the volume fraction of steel fibers, and the level of effective prestress. The SFR-PSC members showed higher shear strengths and stiffness after diagonal cracking compared to the conventional prestressed concrete (PSC) members without steel fibers. In addition, their shear deformational behavior was measured using the image-based non-contact displacement measurement system, which was then compared to the results of nonlinear finite element analyses (NLFEA). In the NLFEA proposed in this study, a bi-axial tensile behavior model, which can reflect the tensile behavior of the steel fiber-reinforced concrete (SFRC) in a simple manner, was introduced into the smeared crack truss model. The NLFEA model proposed in this study provided a good estimation of shear behavior of the SFRPSC members, such as the stiffness, strengths, and failure modes, reflecting the effect of the key influential factors.
Yang, In Hwan;Joh, Changbin;Lee, Jung Woo;Kim, Byung Seok
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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제32권1A호
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pp.55-64
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2012
Experimental investigation on the structural behavior of steel fiber-reinforced ultra high performance concrete (UHPC) beams subjected to shear are presented. Six tests carried out on simply supported I-beams under concentrated loads are presented. The parameters varied were the volume fraction of the fibers (1.0, 1.5 and 2.0%) and shear span-effective depth ratio (2.5, 3.4). The test results indicated that ultimate shear strength increased with increasing fiber volume, and that ultimate shear strength decreased with increasing shear span-effective depth ratio. In addition, applicability of predictive equations for evaluating the ultimate shear strength of steel fiber-reinforced UHPC beams are estimated based on the test results. The comparison between computed values and the experimentally observed values are shown to validate the proposed theoretical equations. It is found that predictions by using AFGC and JSCE recommendations provide the most accurate estimates of shear strength of steel fiber-reinforced UHPC beams.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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제21권9호
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pp.1452-1461
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1997
The hot press apparatus to obtain the solidified rocks with 60mm of diameter against rock waste was developed, and the optimum conditions for solidification were founded out, of which were 300.deg. C of temperature and 1hr of holding time. The solidified rocks reinforced with the fibers (carbon, steel) were made by means of a hydrothermal hot press method. Fracture toughness of those was obtained using the round compact tension(RCT) specimens. Load and displacement behaviours of the solidified rocks reinforced with the fibers were dependent upon the fiber volume fraction and kind of the fibers. Strength and fracture energy of the solidified rocks with steel were much larger than those of the solidified ones with carbon because of the Bridge's effect, multiple cracking and crack branching phenomena.
Geopolymer binders fascinate the attention of researchers as a replacement to cement binder in conventional concrete. One-ton production of cement releases one ton of carbon-dioxide in the atmosphere. In the replacement of cement by geopolymer material, there are two advantages: one is the reduction of CO2 in the atmosphere, second is the utilization of Fly ash and Ground granulated blast furnace slag (GGBFS) are by-products from coal and steel industries. This paper focuses on the mechanical properties of steel fiber reinforced geopolymer concrete. The framework considered in this research work is geopolymer source (Fly ash, GGBFS and crimped steel fibre) and alkaline activator which consists of NaOH and Na2SiO3 of molarity 8M. Here the Na2SiO3 / NaOH ratio was taken as 2.5. The variables considered in this experimental work include Binder content (360,420 and 450 kg/m3), the proportion of Fly ash and GGBS (70-30, 60-40 and 50-50) for three different grades of Geopolymer concrete (GPC) GPC 20, GPC 40 and GPC 60. The percentage of crimped steel fibres was varied as 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4% and 0.5%. Generally, the inclusion of steel fibres increases the flexural and split tensile strength of Geopolymer concrete. The optimum dosage of steel fibres was found to be 0.4% (by volume fraction).
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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제4권4호
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pp.470-476
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2016
Many studies have been performed on hybrid fiber reinforced concrete for years, which is to improve some of the weak material properties of concrete. Studies on characteristics of hybrid fiber reinforced concrete using amorphous steel fiber and polyamide fiber, however, yet remain to be done. The purpose of this experimental research is to evaluate the workability and mechanical properties of hybrid fiber reinforced concrete using amorphous steel fiber and polyamide fiber. For this purpose, the hybrid fiber reinforced concrete containing amorphous steel fiber(ASF) and polyamide fiber(PAF) were made according to their total volume fraction of 0.5 % for water-binder ratio of 33 %, and then the mechanical properties such as the compressive strength, direct tensile strength, flexural strength, and flexural toughness of those were estimated. It was observed from the test results that the compressive strength was slightly decreased with increasing ASF and decreasing PAF and the effect of fiber combination on the flexural strength was not much but the flexural toughness was relatively largely increased with decreasing ASF and increasing PAF.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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제26권2A호
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pp.401-409
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2006
This study presents basic information on the mechanical properties and long-term deformations of high-strength steel fiber reinforced concrete(HSFRC). The Influence of steel fiber on modulus of elasticity, compressive, splitting tensile and flexural strength, and drying shrinkage and creep of HSFRC are investigated, and flexural fracture toughness is evaluated. Test results show that Test results show that the effect of steel fibers on the compressive strength is negligible, and the modulus of elasticity of HSFRC increased with the increase of fiber volume fraction. And the effect of fiber volume fraction($V_f$) and aspect ratio($l_f/d_f$) on tensile strength, flexural strength and toughness is extremely prominent. It is observed that the flexural deflection corresponded to ultimate load increased with the increase of $V_f$ and $l_f/d_f$, and due to fiber arresting cracking, the shape of the descending branch of load-deflection tends towards gently. Also, the effect of addition of various amounts of fiber on the creep and shrinkage is obvious. Especially, the effect of adding fibers to high-strength concrete is more pronounced in reducing the drying shrinkage than the creep.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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