With the span and arch rib size of concrete-filled steel tube (CFST) arch bridges increase, the hydration heat of pumped mass concrete inside large-size steel tube causes a significant temperature variation, leading to a risk of thermal stress-induced cracking during construction. In order to tackle this phenomenon, a hydration heat conduction model based on hydration degree was established through a nonlinear temperature analysis incorporating an exothermic hydration process to obtain the temperature field of large-size CFST. Subsequently, based on the evolution of elastic modulus based on hydration degree and early-age creep rectification, the finite element model (FEM) model and analytical study were respectively adopted to investigate the variation of the thermal stress of CFST during hydration heat release, and reasonable agreement between the results of two methods is found. Finally, a comparative study of the thermal stress with and without considering early-age creep was conducted.
This study reviewed the characteristics of concrete made of performance improving mixture materials based on KOH as a means to resolve the problems of initial quality reduction that result in concretes with blast furnace slag powder. Summarizing the results, first as the characteristics of fresh concrete, liquidity was found to reduce in general with increased BS substitution ratio. Objective range of liquidity was not satisfied in all mixes according to the use of performance improving mixture materials. Air capacity was satisfied to the objective range in all mixes. As the characteristics of hardened concrete, while compressive strength showed a decreasing trend with increasing BS substitution ratio at early age, increasing trend was shown by the plain with increasing BS substitution ratio at later age. On the other hand, K1 and K2 were only effective among mixture materials at early age, but K1F30 showed excellent strength at both early and later ages.
High-performance concrete (HPC) may be expected to differ from usual concrete with respect to shrinkage behavior, and it shows high autogenous shrinkage due to the use of very low water-binder ratio (w/b) and various admixtures. Therefore, in order to minimize the shrinkage stress and to ensure the service life of concrete structure, volumetric change of HPC should be understood. In this study, small prisms made of HPC with w/b of 0.32 and blast-furnace slag content of $0\%,\;30\%,\;and\;50\%$ were prepared to measure the volumetric changes such as autogenous shrinkage, drying shrinkage, and swelling under three different curing conditions. It was observed that the concrete cured. sealed condition showed only autogenous shrinkage while the concrete let to dry condition at temperature of $20^{\circ}C$ and relative humidity of $60\%$ during the test period showed both autogenous and drying shrinkage. Moreover, the concrete exposed to dry condition after 2-day water curing swelled and then started to shrink with age. The total shrinkage (autogenous+drying) of this concrete was smaller than that of the concrete cured dry condition, especially at early-age. Therefore, the early-age moisture curing is very effective to control or minimize the volumetric change and its induced stress of HPC.
Recently, the use of volcanic-ash as a part of cement content in concrete is very common. But, it has been indicated that the compressive strength of concrete using large amount of volcanic-ash as a part of cement content in early age is low and carbonation velocity is fast. To solve those problems, High Volume Volcanic-Ash Concrete which contained large amount of volcanic-ash as a part of fine aggregate has been proposed. This is an experimential study to compare and analyze the properties of High Volumn Volcanic-Ash Concrete according to the replacement method and ratio of volcanic-ash. For this purpose, the mix proportion of concrete according to the replacement method(PL, C10, C150, A10, A100, A150) And then slump, setting time, bleeding, compressive strength, tensile strength and carbornation test were performed. According to test results, it was found that the compressive strength of the concrete using the volcanic-ash as a part of fine aggregate(A) was higher than that of the concrete using the volcanic-ash as a part of cement content(C). And, the compressive strength of the A concrete increased in early age as well as in long tern age as the volcanic-ash content increased.
Yang Zhang;Yanping Zhu;Pengfei Ma;Shuilong He;Xudong Shao
Advances in concrete construction
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제15권6호
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pp.359-376
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2023
Ultra-high-performance concrete (UHPC) has become an attractive cast-in-place repairing material for existing engineering structures. The present study aims to investigate age-dependent high-early-strength UHPC (HESUHPC) material properties (i.e., compressive strength, elastic modulus, flexural strength, and tensile strength) as well as interfacial shear properties of HESUHPC-normal strength concrete (NSC) composites cured at different season temperatures (i.e., summer, autumn, and winter). The typical temperatures were kept for at least seven days in different seasons from weather forecasting to guarantee an approximately consistent curing and testing condition (i.e., temperature and relative humidity) for specimens at different ages. The HESUHPC material properties are tested through standardized testing methods, and the interfacial bond performance is tested through a bi-surface shear testing method. The test results quantify the positive development of HESUHPC material properties at the early age, and the increasing amplitude decreases from summer to winter. Three-day mechanical properties in winter (with the lowest curing temperature) still gain more than 60% of the 28-day mechanical properties, and the impact of season temperatures becomes small at the later age. The HESUHPC shrinkage mainly occurs at the early age, and the final shrinkage value is not significant. The HESUHPC-NSC interface exhibits sound shear performance, the interface in most specimens does not fail, and most interfacial shear strengths are higher than the NSC-NSC composite. The HESUHPC-NSC composites at the shear failure do not exhibit a large relative slip and present a significant brittleness at the failure. The typical failures are characterized by thin-layer NSC debonding near the interface, and NSC pure shear failure. Two load-slip development patterns, and two types of main crack location are identified for the HESUHPC-NSC composites tested in different ages and seasons. In addition, shear capacity of the HESUHPC-NSC composite develops rapidly at the early age, and the increasing amplitude decreases as the season temperature decreases. This study will promote the HESUHPC application in practical engineering as a cast-in-place repairing material subjected to different natural environments.
콘크리트의 효율적인 조기강도 확보를 위해 시멘트의 성능 향상에 주안점을 두고 연구를 진행하였다. 이 연구는 선행 연구인 시멘트 생산 공정 중 부수적으로 발생되는 크기가 작은 시멘트(이하 미립자 시멘트, FC라 함)를 이용하는 콘크리트의 조기강도 발현 특성 연구에 대한 후속 연구로서 내구성 검토를 실시하였다. 실험 결과 굳지 않은 콘크리트에서는 각 배합별 목표 범위를 모두 만족하는 것으로 나타났고, 미립자 시멘트를 혼입하였을 때 응결시간은 촉진되었고 압축강도는 증진되었으며 수화열은 유사한 수준인 것으로 평가되었다. 특히, 내구성 측면에서는 미립자 시멘트 혼입 유 에 따라 모든 실험 항목에서 유사한 수준인 것으로 평가되었다.
This test investigates early strength and durability of concrete using early strength type materials(cement, Polycarboxylate acid). The goal of this test is to secure the strength of 5.0 MPa in 12 hours early age and strength of 14 MPa for 24 hours correspondingly. This type of admixtures, concrete curing temperature, amount of binder and other concrete properties were confirmed by experimental factors. Comparing outcomes from two cases on using early strength type materials and common materials resulted in reducing of costs and shortening of the construction period, that determined the economical benefits of using early strength materials in construction.
시멘트페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 자기수축의 크기 및 발현율은 초기재령 내부온도의 이력과 크기에 의해 영향을 받는다고 보고된 바 있으나, 초기재령 수화열과 자기수축에 대한 구체적인 관계분석은 아직 미흡한 실정 이다. 이 연구에서는 초기재령 수화온도 및 자기수축의 이력특성에 대한 분석방법을 제시한 선행연구를 기초로, 시험체 크기 및 수화지연 효과에 따른 고강도콘크리트의 초기재령 수화열과 자기수축의 거동특성 및 상관관계를 분석하였다. 또한 자기수축에 의한 균열평가시 유효자기수축의 기준이 되는 응결시간과 수화온도 및 자기수축의 이력과의 관계도 검토하였다. 그 결과, 시험체가 매스화될수록 초기재령 수화발열 상승구간의 수화온도 상승량 및 수화발열 상승속도, 자 기수축 증가구간의 자기수축 증가량 및 자기수축 속도는 증가하는 것으로 나타났으며, 지연제를 사용할 경우 그 값은 감소하는 것으로 나타났다. 초기재령 콘크리트의 수화발열 상승속도가 증가하면 자기수축 속도는 증가하며, 이와 더불 어 재령 91일 자기수축도 증가하는 것으로 나타나, 종국 자기수축은 초기재령 수화발열상승 속도에 의해 영향을 받을 수 있을 것으로 사료된다. 한편, 콘크리트 균열평가시 유효자기수축의 기준이 되는 응결시간과 변곡점 및 수화온도 상 승시점은 시멘트의 수화반응 과정에 있어 서로 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다.
This study was performed to evaluate the early estimation of compressive strength of concrete using mineral admixture by refrigeration curing method. It was a method of early decision for the property of concrete after the curing age 28days through the refrigeration curing at $-18{\pm}3^{\circ}$ for five hours. The test result was fixed connection between the curing age 28days and 31hours by the compressive strength test through the standard curing and refrigeration curing. Accordingly, it can be reduced the mistake of construction work by forecasting the property of concrete through the refrigeration curing.
In this study, to investigate autogenous shrinkage behavior of 120MPa UHSC at early ages, free and restrained shrinkage tests are performed for various strength levels(50MPa, 80MPa, 120MPa). For 120MPa, the effect of fly ash on autogenous shrinkage was also investigated. In order to assess the potential for early-age cracking in concrete and a mixtures susceptibility to shrinkage cracking, restrained ring test was carried out. Test results show that autogenous shrinkage of UHSC was much higher than that of HSC, VHSC and fly ash delayed cracking age in UHSC by decreasing autogenous shrinkage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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