Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.6
no.4
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pp.349-356
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2018
In this study, material properties of steel fiber reinforced high strength concrete (FRHSC) with the compressive strength of about 120MPa were modeled. Steel fiber content of 1.0%, 1.5%, and 2.0% was considered as experimental variable. First of all, compressive strength tests were carried out to determine compressive characteristics of concrete, and compressive stress-strain curves were modeled. For conventional concrete with moderate compressive strength, the stress-strain curves are in the form of parabolic curves, but in the case of high strength concrete reinforced with steel fiber, the curves increase linearly in the form of the straight line. In addition, to understand the tensile properties of FRHSC, the crack mouth opening displacement (CMOD) test was performed, and the tensile stress-CMOD curve was calculated through inverse analysis. When the steel fiber content increased from 1.0% to 1.5%, there was a significant difference of tensile strength. However, when the amount of steel fiber was increased from 1.5% to 2.0%, there was no significant difference of tensile strength, which might result from the poor dispersion and arrangement of steel fiber in concrete.
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).
Seo Jong-Myeong;Kim Jae-Ki;Lee Joo-Ha;Yoon Young-Soo
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.11a
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pp.337-340
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2004
In recent days, the beneficial effects of using fiber reinforced concrete, especially Steel Fiber Reinforced Concrete, have been on the rise. However, few studies on long-term behavior of SFRC are executed in spite of great demand of SFRC. The fact that SFRC is far better than NRC in various properties such as tensile strength, ductility, flexural toughness has been certified by many researchers. And, those advantages can be also applied to decrease the structures deterioration induced by creep and shrinkage. Furthermore, even though it is fact that SFRC is generally used in joint members to distribute concentrated stresses by fibers, SFRC is treated as NRC in designing especially for long-term behavior of structures. So this paper is about a study on the long-term response of SFRC applied to HPC about 40MPa. Therefore, in this paper, the test results of eighteen high-strength concrete specimens and steel fiber-reinforced concrete specimens, with steel fiber content of $1\%$ by volume were presented. The test result shows that SFRC is advantageous rather than NRC in long-term response.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.8
no.4
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pp.203-210
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2004
This study reviewed various current methods of evaluating the toughness of steel fiber reinforced concrete specimens and criticized the use of various multiples of first-crack deflection to define toughness indices. The load-CMOD curve to determine toughness, instead of load-deflection curve, was used. The notched steel fiber reinforced concrete specimens With different water/cement ratio(0 35, 0.40, 0.45, 0 50) and fiber volume content(0.0%, 0 5%, 1 0%, 1.5%) were tested under third point bending.
Flexural and splitting strength behavior of conventional concrete can significantly be improved by incorporating the fibers in it. A significant number of research studies have been conducted on various types of fibers and their influence on the tensile capacity of concrete. However, as an important property, tensile capacity of fiber reinforced concrete (FRC) is not modelled properly. Therefore, this paper intends to formulate a model based on experiments that show the relationship between the fiber properties such as the aspect ratio (length/diameter), fiber content, compressive strength, flexural strength and splitting strength of FRC. For the purpose of modeling, various FRC mixes only with steel fiber are adopted from the existing research papers. Automated neural network search (ANS) is then developed and used to investigate the effect of input parameters such as fiber content, aspect ratio and compressive strength to the output parameters of flexural and splitting strength of FRC. It is found that the ANS model can be used to predict the flexural and splitting strength of FRC in a sensible precision.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.2
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pp.111-118
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2020
In this paper, the flexural creep behavior of hooked-end steel fiber reinforced high-strength concrete was evaluated to investigate the steel fiber content influence on long-term behavior of flexural members. An experimental program consisted of nine prismatic beam specimens with dimensions of 150 × 150 × 600mm reinforced with different contents of steel fiber (0, 0.75 and 1.5% at the volume fraction). To introduce flexural creep loading to notched prismatic beam specimens, a four-point bending test setup was used. The sustained load with 40% of the flexural strength was applied by means of a lever system and controlled by a load cell for 90 days. During sustained loading, crack mouth opening displacement (CMOD) was monitored. Conventional flexural test after creep tests were carried out to evaluate the residual capacity of each specimen. Test results showed that steel fiber content has a significant effect on the flexural creep behavior of high-strength concrete and long-term flexural load with 40% of flexural strength doesn't generate negative effects on the residual capacity of steel fiber reinforced high-strength concrete.
Results of seventy-seven specimens tested by this study and previous research were collected and evaluated to propose the flexural strength and shear strength for flexural members with steel fiber concrete. For strength evaluation, structural parameters such as compressive strength, steel fiber content, tensile reinforcement ratio, and shear span to effective depth ratio are involved. The proposed equations for flexural and shear strength are regarded to give a good prediction for the strength of steel fiber reinforced composite and/or RC beams to compare with equations by previous researchers. Especially, the proposed shear strength equation in this study shows the lowest the mean value, the coefficient of variation and the error ratio among predictions by several equations. Therefore, equations for shear strength and flexure strength, which are proposed in this study are to be useful measure to predict the actual behavior and failure mode of steel fiber reinforced composite beams.
This paper concerns the flexural behavior of hybrid steel fiber-reinforced ultra high performance concrete (UHPC) beams. It presents experimental research results of hybrid steel fiber-reinforced UHPC with steel fiber content of 1.5% by volume and steel reinforcement ratio of less than 0.02. This study aims at providing realistic information about UHPC beams in bending in order to establish a reasonable prediction model for flexural resistance in structural code in the future. The experimental results show that hybrid steel fiber-reinforced UHPC is in favor of cracking resistance and ductility of beams. The ductility indices range through 9.2 to 15.2, which means high ductility of UHPC. Also, the flexural capacity of beam which contains stirrups in pure bending zone is similar to that of beam which does not contain stirrups in pure bending zone. This result represents that the flexural capacity is not affected by the presence of stirrups whose spacing is 150 mm in bending zone.
Jinkun Sun;Rita Yi Man Li;Lindong Li;Chenxi Deng;Shuangshi Ma;Liyun Zeng
Advances in concrete construction
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v.15
no.5
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pp.333-348
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2023
Fast infrastructure development boosts the demand for shotcrete. Despite sand and stone being the most common coarse and fine aggregates for shotcrete, excessive exploration of these materials challenges the ecological environment. This study utilized an industrial solid waste, high-titanium heavy slag, blended with steel fibers to form Wet Shotcrete of Steel Fiber-reinforced High-Titanium Heavy Slag (WSSFHTHS). It investigated its workability, shotcrete performance and mechanical properties under different water-to-cement ratios, fly ash content, superplasticizer dosage, and steel fiber content. The tunnel excavation and support were investigated by conducting finite element numerical simulation analysis and was used in 3 tunnel lining pipes in Zhonggouwan tailing pond. The major findings are as follows: (1) The water-to-cement ratio (w/c ratio) significantly impacted the compressive strength of WSSFHTHS. The highest 28-day compressive strength of 60 MPa was achieved when the w/c ratio was 0.38; (2) Adding fly ash improved the workability and shotcrete performance and strength development of WSSFHTHS. The best anti-permeability performance was achieved when the fly ash constituted 15%, with the lowest permeability coefficient of 4.596 × 10-11 cm/s; (3) The optimum superplasticizer dosage for WSSFHTHS is 0.8%. It provided the best workability and shotcrete performance. Excessive dosage resulted in water bleeding and poor aggregate encapsulation, while insufficient dosage decreased flowability and adversely affected shotcrete performance; (4) The dosage of steel fibers significantly impacted the flexural and tensile strength of WSSFHTHS. When the steel fiber dosage was 45 kg/m3, the 28-day flexural and tensile strengths were 8.95 MPa and 6.15 MPa, respectively; (5) By integrating existing shotcrete techniques, the optimal lining thickness was 80 mm for WSSFHTHS per simulation. The results revealed that after using WSSFHTHS, the displacement of the tunnel surrounding the rock significantly improved, with no cracks or hollows, similar to the simulation results.
The study herein reports the impact of Steel Fiber (SF) and Ground Granulated Blast Furnaces slag (GGBFS) content on the fresh and hardened properties of fly ash (FA) based Self-Compacting Geopolymer Concrete (SCGC). Two series of self-compacting geopolymer concrete (SCGC) were formulated with a constant binder content of $450kg/m^3$ and at an alkaline-to-binder (a/b) ratio of 0.50. Fly ash (FA) was substituted with GGBFS with the replacement levels being 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% by weight in each SCGC series. Steel fiber (SF) wasn't employed in the assembly of the initial concrete series whereas, within the second concrete series, an SF combination was achieved by a constant additional level of 1% by volume. Fresh properties of mixtures were through an experiment investigated in terms of slump flow diameter, T50 slump flow time, V-funnel flow time, and L-box height ratio. Moreover, the mechanical performance of the SCGCs was evaluated in terms of compressive strength, splitting tensile strength, and fracture toughness. Furthermore, a statistical analysis was applied in order to judge the importance of the experimental parameters, like GGBFS and SF contents. The experimental results indicated that the incorporation of SF had no vital impact on the fresh characteristics of the SCGC mixtures whereas GGBFS aggravated them. However, the incorporation of GGBFS was considerably improved the mechanical properties of SCGCs. Moreover, the incorporation of SF with the total different quantity of GGBFS replacement has considerably increased the mechanical properties of SCGCs, by close to (65%) for the splitting strength and (200%) for compressive strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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