The fundamental property of magnesia phosphate cement (MPC) for concrete repair material was investigated in this research. For mechanical properties, setting time, compressive strength and tensile/flexural bond strength were measured, and hydration products were detected by X-ray diffraction. The specimens were manufactured with dead burnt magnesia and potassium dihydrogen phosphate was admixed to activate the hydration of magnesia and a borax was used as a retarder. To observe the pore structure and ionic permeability of MPC mortar, mercury intrusion porosimetry was performed together with rapid chloride penetration test (RCPT). As a result, time to set of Fresh MPC mortar was in range of 16 to 21 min depend on the M/P ratio. Borax helped delaying setting time of MPC to 68 min. The compressive strength of MPC with M/P of 4 was sharply developed to 30 MPa within 12 hours. The compressive strength of MPC mortar was in range of 11.0 to 30.0 MPa depend on the M/P ratio at 12 hours of curing. Both tensile and flexural bond strength of MPC to old substrate (i.e. MPC; New substrate to OPC; Old substrate) were even higher than ordinary Portland cement mortar (i.e. [OPC; New substrate] to [OPC; Old substrate]) does, accounting 19 and 17 MPa, respectively. The total pore volume of MPC mortar was lower than that of OPC mortar. MPC mortar had the entrained air void rather than capillary pore. The RCPT showed that total charge passed of OPC mortar had more than that of MPC mortar, which can be explained by the pore volume and pore distribution.
This paper presents a model for durability evaluation of concrete structures exposed to marine environment, considering mainly a build-up of surface chloride $(C_s)$ as well as diffusion coefficient (D) and chloride threshold level $(C_{lim})$. In this study, time dependency of $C_s$ and D were extensively studied for more accurate evaluation of service life of concrete structures. An analytical solution to the Fick's second law was presented for prediction of chloride ingress for time varying $C_s$. For the time varying $C_s$, a refined model using a logarithm function for time dependent $C_s$ was proposed by the regression analysis, and averaging integrated values of the D with time over exposed duration were calculated and then used for prediction of the chloride ingress to consider time dependency of D. Durability design was also carried out for railway concrete structures exposed to marine environment to ensure 100 years of service life by using the proposed models along with the standard specification on durability in Korea. The proposed model was verified by the so-called performance-based durability design, which is widely used in Europe. Results show that the standard specification underestimates durability performances of concrete structures exposed to marine environment, so the cover depth design using current durability evaluation in the standard specifications is very much conservative. Therefore, it is found that utilizing proposed models considering time dependent characteristics of $C_s$ and D can evaluate service lift of concrete structures in marine environment more accurately.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.5
no.4
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pp.345-352
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2017
Heavy weight concrete can be used in marine concrete structure to improve resistance against high wave energy. However, heavy weight aggregate, which is an indispensable material for heavy weight concrete, is difficult to be supplied in large quantities because its use is limited due to its high cost. In this work, the applicability of heavy weight by-products, copper and 3 month aged steelmaking slags, were evaluated as sources of heavy weight aggregate for marine concrete structures. Experimental results showed that copper slag was found to be a stable material for marine concrete structure. However, 3 month aged steelmaking slag showed significant expansion by $80^{\circ}$ water immersion test and ASTM C 1260 test. In addition, depth of chloride ion penetration in concrete was higher at which steelmaking slags were located. It was associated with porosity of steelmaking slag, and for this reason, steelmaking slag was not found to be suitable for marine concrete structure.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.8
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pp.338-343
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2017
In this study, blast furnace slag powder was used in concrete to help reduce carbon dioxide emissions and to recycle industrial waste. Blast furnace slag powder is a byproduct of smelting pig iron and is obtained by rapidly cooling molten high-temperature blast furnace slag. The powder has been used as an admixture for cement and concrete because of its high reactivity. Using fine blast furnace slag powders in concrete can reduce hydration heat, suppress temperature increases, improve long-term strength, improve durability by increasing watertightness, and inhibit corrosion of reinforcing bars by limiting chloride ion penetration. However, it has not been used much due to its low compressive strength at an early age. Therefore, this study evaluates the effects of steam curing for increasing the initial strength development of concrete made using slag powder. The relationship between compressive strength, SEM observations, and XRD measurements was also investigated. The concrete made with 30% powder showed the best performance. The steam curing seems to affect the compressive strength by destroying the coating on the powder and by producing hydrates such as ettringite and Calcium-Silicate-Hydrate gel.
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.
Park, Yong-Kyu;Yoon, Gi-Won;Kim, Hyun-Woo;Kim, Yong-Ro;Song, Young-Chan
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2016.10a
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pp.148-149
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2016
In this paper, the increase in chloride resistance of footing concrete at coastal area was evaluated by replacement of Mineral Admixture. In KBC 2009, the footing concrete's minimum specific concrete strength at coastal area is determined to 35MPa. However, this is criteria only based on the strength aspect. Thus, it is not considered to increase the chloride resistance by replacement of Mineral Admixture. According to the test results of chloride ions penetration resistance, 35MPa class concrete with OPC 100% shown inaccessible state. Low-strength (24~30MPa class) concretes with Mineral Admixture, however, presented better performances. In addition, chloride diffusion coefficient tests showed identical appearance. Therefore, the current KBC's chloride resistance criteria based on only concrete strength has to review for the reason it can cause many problems (ex. cost increases by growing concrete strength and the environmental issues by a lot of cement use).
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.2
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pp.173-180
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2005
Metakaolin is a cementitious material for producing high-strength concrete. This material is now used as substitute for silica-fume. In this paper, we did the mechanical and durability test such as compressive/tensile/flexural strength test, chloride ion diffusion, chemical attack and repeated freezing and thawing, carbonation test. In the mechanical tests, 10~15% for binder is optimum substitute rate. And, in the chloride ion diffusion test, according to the increase of substitute of metakaolin & silica-fume for binder, the diffusion coefficient was more reduced. In the chemical attack test, by the filler effect of fine powder such metakaolin and silica-fume, the resistance is more excellent than normal concrete. In the other durability test, the concrete using metakaolin also compared with those of silica-fume substitute concrete. Through these tests, we recognized that metakaolin can be used as a substitute for silica-fume.
Deicer operations provide traffic safety during winter driving conditions in urban areas. Using large quantities of de-icing chemicals (i.e., $CaCl_2$ and NaCl) can cause serious environmental problems and may change behaviors of heavy metals in roadside sediments, resulting in an increase in mobilization of heavy metals due to complexation of heavy metals with chloride ions. To examine effect of de-icing salt concentration on the leaching behaviors and mobility of heavy metals (cadmium, zinc, copper, lead, arsenic, nickel, chromium, cobalt, manganese, and iron), leaching experiments were conducted on roadside sediments collected from Seoul city using de-icing salt solutions having various concentrations (0.01-5.0M). Results indicate that zinc, copper, and manganese in roadside sediments were easily mobilized, whereas chromium and cobalt remain strongly fixed. The zinc, copper and manganese concentrations measured in the leaching experiments were relatively high. De-icing salts can cause a decrease in partitioning between adsorbed (or precipitated) and dissolved metals, resulting in an increase in concentrations of dissolved metals in salt laden snowmelt. As a result, run-off water quality can be degraded. The de-icing salt applied on the road surface also lead to infiltration and contamination of heavy metal to groundwater.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.5
no.4
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pp.375-381
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2017
Recently, due to the increasing of interest about the eco-friendly concrete, it is being increased to use concretes containing by-products of industry such as fly ash, ground granulated blast furnace slag, silica fume, and etc. Especially, these are well known for improving the resistance to reinforcement corrosion in concrete and decreasing chloride ion penetration. The purpose of this experimental research is to evaluate the resistance to corrosion of reinforcement and critical chloride content of high volume fly ash concrete(HVFAC) which is replaced with fly ash for approximately 50% cement content. For this purpose, corrosion monitoring of reinforcement by half cell potential method was carried out for the cylindrical test specimens that the upper of reinforcement in concrete was exposed to detect the time of corrosion initiation for reinforcement. It was observed from the test result that the the time of corrosion initiation for reinforcement of HVFAC by the accelerated corrosion tests increased 1.2~1.3 times than plain concrete and the critical chloride contents of plain concrete and HVFAC were found to range $0.80{\sim}1.20kg/m^3$, $0.89{\sim}1.60kg/m^3$, respectively.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.4
no.3
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pp.243-249
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2016
The present work is for an evaluation of resistance to corrosion in steel coated with cementitious repair material, so that 3 cases of steel plate(Normal, Welding, Welding & coating case) are subjected to ICM(Impressed Current Method) for acceleration of corrosion for 7days. Tested and estimated corrosion ratio through Faraday's Law are compared, and the related flexural strength are evaluated. In Normal and Welding cases, similar level of corrosion ratio(70%) is evaluated, however only 17% level of corrosion ratio is evaluated in the Welding & coating case, which indicates that cementitious repair material is effective to anti-corrosion due to a block of chloride penetration. The flexural test results are consistent with those in accelerated corrosion test, which shows a significant flexural strength in Welding & coating case by 3.4times greater than the others. The cementitious material repair coating is evaluated to be effective to anti-corrosion in welding of steel plate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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