This paper presents the results of an experimental study to investigate the influences of high temperatures on the mechanical properties of concrete containing recycled fine aggregate. A total of 150 concrete prisms ($100{\times}100{\times}300mm$) and 150 concrete cubes ($100{\times}100{\times}100mm$) are cast and heated under five different temperatures ($20^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $800^{\circ}C$) for test. The results show that the mass loss, compressive strength, elastic modulus, splitting tensile strength of concrete specimens containing recycled fine aggregate decline significantly as the temperature rise. At the same temperature, the compressive strength, splitting tensile strength, elastic modulus of concrete specimens containing recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate (RHC) is lower than that of concrete specimens containing natural coarse aggregate and recycled fine aggregate (RFC). The shape of stress-strain curves of concrete specimens at different temperatures is different, and the shape of that become flatter as the temperature rises. Normal concrete has better energy absorption capacity than concrete containing recycled fine aggregate.
Cunpeng Liu;Fatimah De'nan;Qian Mo;Yi Xiao;Yanwen Wang
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.2
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pp.107-116
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2024
This study examined the changes in the mechanical properties of coral concrete under different coconut fiber admixtures. To accomplish this goal, the compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength and elastic modulus properties of coral concrete blocks reinforced with coconut fibers were measured. The results showed that the addition of coconut fiber had little effect on the cube and axial compressive strengths. With increasing coconut fiber content, the flexural strength and splitting tensile strength of the concrete changed substantially, first by increasing and then by decreasing, with maximum increases of 36.0% and 12.8%, respectively; additionally, the addition of coconut fibers resulted in a failure type with some ductility. When the coconut fiber-reinforced coral concrete was 7 days old, it reached approximately 74% of its maximum strength. The addition of coconut fiber did not affect the early strength of the coral concrete mixed with seawater. When the amount of coconut fiber was no more than 3 kg/m3, the resulting concrete elastic modulus decreased only slightly from that of a similar concrete without coconut fiber, and the maximum decrease was 5.4%. The optimal dose of coconut fiber was 3 kg/m3 in this study.
Experimental isotherm compressive tests show that concrete behaviour is dependent on temperature. The aim of such tests is to reproduce how concrete will behave under environmental changes within a moderate range of temperature. In this paper, a novel constitutive elastic damage behaviour law is proposed based on a free energy with an apparent damage depending on temperature. The proposed constitutive behaviour leads to classical theory of thermo-elasticity at small strains. Fixed elastic mechanical characteristics and fixed evolution law of damage independent of temperature and the material volume element size are considered. This approach is applied to compressive tests. The model predicts compressive strength and secant modulus of elasticity decrease as temperature increases. A power scaling law is assumed for specific entropy as function of the specimen size which leads to a volume size effect on the stress-strain compressive behaviour. The proposed model reproduces theoretical and experimental results from literature for tempertaures ranging between $20^{\circ}C$ and $70^{\circ}C$. The effect of the difference in the coefficient of thermal expansion between the mortar and coarse aggregates is also considered which gives a better agreement with FIB recommendations. It is shown that this effect is of a second order in the considered moderate range of temperature.
Targeting 9 types of rocks, which have high frequency of excavation, the researcher has analyzed decreasing behaviors of elastic modulus due to water content. The elastic modulus decreasing behaviors have been classified into 5 steps by uniaxial compressive strength. The results indicate that all of 5 sedimentary rocks and andesite show single decreasing behavior and granite, rhyolite, and gneiss demonstrate another decreasing behavior. Moreover, sensitivity of water content in granite, rhyolite, gneiss is almost twice as fast as that of the other rocks and their residual value of elastic modulus is very low.
Ivan Jeff Navea;Jebie Balagosa;Seok Yoon;Yun Wook Choo
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.5
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pp.1854-1862
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2024
This study aims to investigate the strain-dependent-deformation property of Gyeongju bentonite buffer material. A series of unconfined compressive tests were performed with cylindrical specimens prepared at varying dry densities (𝜌d = 1.58 g/cm3 to 1.74 g/cm3) using cold isostatic pressing technique. It is found that as 𝜌d increase, the unconfined compressive strength (qu), failure strain, and elastic modulus (E) of Gyeongju compacted bentonite (GCB) increases. Normalized elastic modulus (Esec/Emax) degradation curves of GCB specimens are fitted using Ramberg-Osgood model and the elastic threshold strain (𝜀e,th) is determined through the fitted curves. The strain-dependency of E and Poisson's ratio (v) of GCB were observed. E and v were measured constant below 𝜀e,th of 0.14 %. Then, E decreases while v increases after exceeding the strain threshold. The Esec/Emax degradation curves of GCB in this study suggests wider linear range and higher linearity than those of sedimentary clay in previous study. On top of that, the influence of 𝜌d is observed on Esec/Emax degradation curves of GCB, showing a slight increase in 𝜀e,th with increase in 𝜌d. Furthermore, an empirical model of qu with 𝜌d and a correlation model between qu and E are proposed for Gyeongju bentonite buffer materials.
This study categorizes the distributed sand around coastal area of Jeju volcanic Island into three groups according to their components, and arranges their characteristics. In the case of basic physical properties, the silicate sand has slightly greater specific gravity than general sand, and the carbonate sand with widespread distribution has a lower specific gravity. In the gross, the carbonate sand has poor particle classifying and low uniformity coefficient because carbonate minerals of relatively large grain size are mixed. The relation between compressive strength and components shows conflicting tendency that silicate and carbonate components have positive correlation and negative correlation with compressive strength, respectively. Based on the components ratio of one to one, the sand having low carbonate component ratio is expected to be able to utilize in construction fine aggregate. To compare between square root (ACI 308) and cube root (KCI 2012) of compressive strength at computation of elastic modulus, it is considered to non-dimensional elastic modulus.
The compacted bentonite buffer is one of the most important components in an engineered barrier system (EBS) to dispose of high-level radioactive waste (HLW) produced by nuclear power generation. The compacted bentonite buffer has a crucial role in protecting the disposal canister against the external impact and penetration of groundwater, so it has to satisfy the thermal-hydraulic-mechanical requirements. Even though there have been various researches on the investigation of thermal-hydraulic properties, few studies have been conducted to evaluate mechanical properties for the compacted bentonite buffer. For this reason, this paper conducted a series of unconfined compression tests and obtained mechanical properties such as unconfined compressive strength, elastic modulus, and void ratio of Korean compacted bentonite specimens with different water content and dry density values. The unconfined compressive strength and elastic modulus increased, and the Poisson's ratio decreased a little with increasing dry density. It showed that unconfined compressive strength and elastic modulus were proportional to dry density. However, there was not a remarkable correlation between mechanical properties and water content.
Memarzadeh, Armin;Shahmansouri, Amir Ali;Poologanathan, Keerthan
Steel and Composite Structures
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v.44
no.3
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pp.309-324
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2022
The post-fire elastic stiffness and performance of concrete-filled steel tube (CFST) columns containing recycled aggregate concrete (RAC) has rarely been addressed, particularly in terms of material properties. This study was conducted with the aim of assessing the modulus of elasticity of recycled aggregate concrete-filled steel tube (RACFST) stub columns following thermal loading. The test data were employed to model and assess the elastic modulus of circular RACFST stub columns subjected to axial loading after exposure to elevated temperatures. The length/diameter ratio of the specimens was less than three to prevent the sensitivity of overall buckling for the stub columns. The gene expression programming (GEP) method was employed for the model development. The GEP model was derived based on a comprehensive experimental database of heated and non-heated RACFST stub columns that have been properly gathered from the open literature. In this study, by using specifications of 149 specimens, the variables were the steel section ratio, applied temperature, yielding strength of steel, compressive strength of plain concrete, and elastic modulus of steel tube and concrete core (RAC). Moreover, parametric and sensitivity analyses were also performed to determine the contribution of different effective parameters to the post-fire elastic modulus. Additionally, comparisons and verification of the effectiveness of the proposed model were made between the values obtained from the GEP model and the formulas proposed by different researchers. Through the analyses and comparisons of the developed model against formulas available in the literature, the acceptable accuracy of the model for predicting the post-fire modulus of elasticity of circular RACFST stub columns was seen.
In this study, the compression test of steel fiber reinforced high-strength concrete have been performed with varying strengths and volume factions of steel fiber. Three types of matrices including low strength concrete( c'=30 MPa), medium strength concrete( c'=50 MPa), and high strength concrete( c'=70 MPa) were selected. Five types of fiber fractions were studied including 0.0%, 0.5%, 0.75%, 1.0%, and 1.5% by volume. From the results of the compressive strength test, the post-peak characteristics of the stress-strain relationship were investigated, and the existing equations to predict the elastic modulus were experimentally evaluated.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.4
no.1
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pp.45-49
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2010
The roller compacted concrete (RCC) is supposed to be isotropic, whereas the compaction of this material, which is achieved using the same machines used for the soil, appears only unidirectional, making the RCC an anisotropic material. In this experimental work, the influence of the phenomenon of compaction on the isotropy of the RCC is studied. This study was carried out through an evaluation of the compressive strengths and ultrasonic tests which were used for measurements of the elastic modulus and the dynamic Poisson's ratio of the RCC as well as a qualitative judgement of the RCC aspect at the hardened state. The results of this work proved the anisotropy of the RCC and they showed the sensitivity of the mechanical strengths and the elastic modulus to the compaction direction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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