Shafigh, Payam;Yousuf, Sumra;Ibrahim, Zainah;Alsubari, Belal;Asadi, Iman
Advances in concrete construction
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제11권5호
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pp.419-428
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2021
The pH of cement-based materials (CBMs) is an important factor for their durability, sustainability, and long service life. Currently, the use of supplementary cementitious materials (SCMs) is becoming mandatory due to economic, environmental, and sustainable issues. There is a decreasing trend in pH of CBMs due to incorporation of SCMs. The determination of numerical values of pH is very important for various low and high volume SCMs blended cement mortars for the better understanding of different defects and durability issues during their service life. In addition, the effect of cement hydration and pozzolanic reaction of SCMs on the pH should be determined at initial and later ages. In this study, the effect of low and high-volume fly ash (FA) and ground granulated ballast furnace slag (GGBFS) cement mortars in different curing conditions on their pH values has been determined. Thermal gravimetric analysis (TGA) was carried out to support the findings from pH measurements. In addition, thermal conductivity (k-value) and strength activity indices of these cement mortars were discussed. The results showed that pH values of all blended cement mortars were less than ordinary Portland cement (OPC) mortar in all curing conditions used. There was a decreasing tendency in pH of all mortars with passage of time. In addition, the pH of cement mortars was not only dependent on the quantity of Ca(OH)2. The effect of adding SCMs on the pH value of cement mortar should be monitored and measured for both short and long terms.
Utilization of waste tires may be considered as one of the solution to the problems faced by the local authorities in disposing them. Reclaimed rubber (RR) is being used in concrete for replacing conventional aggregates. This research work is focused on the strength prediction of reclaimed rubber concrete using a Genetic Algorithm (GA) for M40 grade of concrete and comparing it with experimental results. 1000 sets were taken and 100 iterations were run during training of GA models. A base study has been carried out in this research work partially replacing cement with three types of fillers such as Plaster of Paris (POP), Fly Ash (FA) and Silica Fume (SF). A total of 243 cubes were cast and tested for compression using a Universal Testing Machine. It was found that SF produced maximum strength in concrete and was used in the main study with reclaimed rubber. Tests were conducted on 81 cube samples with a combination of optimum SF percent and various proportions of RR replacing coarse aggregates in concrete mix. Compressive strength tests of concrete at 7, 14 and 28 days reveal that the maximum strength is obtained at 12 percent replacement of cement and 9 percent replacement of coarse aggregates respectively. Moreover the GA results were found to be in line with the experimental results obtained.
This study was performed to evaluate the characteristics which are slump, air content and time of set in fresh concrete and compressive strength of hardened concrete containing slag powder and fly-ash. Replacement rate of FA is fixed on 10$\%$ and replacement rate of slag powder are 0$\%$, 20$\%$ and 30$\%$. Also AE water-reducing agents(standard type, accelerating type) are used. The results were as follows. (1)Slump flow of concrete using AE water-reducing agents is similar. Flowability is incresed when replacement rate of slag powder is increased due to slag powder's ball bearing reaction.(2)Time of set of concrete using accelerating type agent is more faster than that of concrete using standard type agent because of ettringite generation that promote setting.(3)Early strength of three-component concrete using accelerating type agent is higher than that using standard type agent. Therefore cumulative pore is reduced due to ettringite
The purpose of this study is to evaluate the effect of admixtures as blast-furnace slag(BF) and fly ash(FA) on tensile and adhesive properties of polymer cement mortar(PCM) with EVA emulsion. The test specimens are prepared with five polymer-cement ratio(P/C) and five admixture contents, and tested for tensile strength and adhesion in tension. From the test results, the tensile strength and adhesion in tension could be improved by an appropriate combination of P/C and admixture contents. In particular, the maximum of tensile strength of PCM with P/C 10% and BF content of 10% is 4.70MPa which is about 1.55 times higher than that of plain mortar, and about 1.22 times that of PCM that does not contain any mixture. The ratio of adhesion in tension to tensile strength of PCM with admixtures averaged 55.8%. It is also apparent that admixture contents of 5% or 10% could be proposed for improvement of tensile strength and adhesion in tension of PCM.
Concrete is a most utilized material in the construction industry that have main components. The strength of concrete can be improved by adding some admixtures. Evaluating the impact of fly ash (FA) and silica fume (SF) on the long-term compressive strength (CS) of concrete provokes to find the significant parameters in predicting the CS, which could be useful in the practical works and would be extensible in the future analysis. In this study, to evaluate the effective parameters in predicting the CS of concrete containing admixtures in the long-term and present a fitted equation, the multivariate adaptive regression splines (MARS) method has been used, which could find a relationship between independent and dependent variables. Next, for optimizing the output equation, biogeography-based optimization (BBO), particle swarm optimization (PSO), and hybrid PSOBBO methods have been utilized to find the most optimal conclusions. It could be concluded that for CS predictions in the long-term, all proposed models have the coefficient of determination (R2) larger than 0.9243. Furthermore, MARS-PSOBBO could be offered as the best model to predict CS between three hybrid algorithms accurately.
This paper reports on the result of an experimental investigation carried out to study the compressive strength and sorptivity properties of blended cement concrete exposed to 5% and 10% MgSO4 solution using fly ash (FA) and silpozz. Usually in sulphate environment the minimum grade of concrete is M30 and the mix design is done for target mean strength of 39 MPa. Silpozz is manufactured by burning of agro-waste rice husk in designed furnace in between 600° to 700℃ which is one of the main agricultural residues obtained from the outer covering of rice grains during the milling process. There are four mix series taken with control mix. The control mix made 0% replacement of FA and silpozz with Ordinary Portland Cement (OPC). The first mix series made 0% FA and 10-30% replacement of silpozz with OPC. The second mix series made with 10% FA and 10-40% replacement of silpozz with OPC. The third mix series made 20% FA and 10-30% replacement of silpozz with OPC and the fourth mix series made 30% FA and 10-20% silpozz replaced with OPC. The samples (cubes) are prepared and cured in normal water and 5% and 10% MgSO4 solution for 7, 28 and 90 days. The studied parameters are compressive strength and strength deterioration factor (SDF) for 7, 28 and 90 days. The water absorption and sorptivity tests have been done after 28 days of normal water and magnesium sulphate solution curing. The investigation reflects that the blended cement concrete incorporating FA and silpozz showing better resistance against MgSO4 solution when compared to normal water curing (NWC) samples.
현재 전 세계적으로 지구온난화의 주범인 $CO_2$ 저감을 위한 노력을 하고 있으며, 산업발전에 필요한 화력발전 등에서 발생한 부산물을 재활용하는 방안이 시급하다. 따라서 본 연구는 산업부산물인 비산재와 폐기물 슬래그를 이용하여 모르타르 경화체를 제작하였으며 알칼리 활성화제 첨가에 따른 물성을 비교하기 위해 비교적 낮은 농도인 3 M의 NaOH solution을 사용하였고, 이 경화체에 초임계 이산화탄소 조건($40^{\circ}C$, $80kgf/cm^2$ pressure, 60 min)에서 탄산화를 통하여 $CO_2$를 경화 체내에 안정적으로 고정화 시켜 이에 따른 물성을 평가하였다. 탄산화 인자인 CaO의 함량이 많을수록 탄산화율은 높게 나타났으며, 탄산화 후 무게변화율이 최대 약 12 % 증가하였다. 탄산화 후 압축강도는 전과 비슷한 수준이었으며, 이를 통해 탄산화를 통해 $CO_2$를 안정하게 고정화시킨 친환경 소재에 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 탄산화 반응 후에 생성되는 $H_2O$로 인해 추가적인 양생을 통해 장기적인 관점에서 탄산화를 통해 물성향상 또한 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다.
교량 바닥판은 공용 기간 동안 차량하중 및 다양한 환경 조건 (동결융해, 우수 및 융빙제)에 직접적으로 노출되어 있는 부재이다. 이로 인해, 교량 바닥판은 다른 주요부재에 비해서 다양한 결함 및 손상이 자주 발생하여 고속도로 상의 문제 교량은 대부분 바닥판에 결함을 지니고 있다. 따라서 교량 바닥판의 내구성을 확보하기 위한 방안으로 고성능콘크리트 (high performance concrete, HPC)가 대안으로 제시되었다. 교량 바닥판의 내구성을 향상하기 위해, 배합된 고성능콘크리트에 대한 내구성능 실험이 수행되었다. 본 연구에 사용된 배합 변수는 총 4가지로, 1) 보통시멘트 (OPC) 2) 시멘트 중량의 20%의 플라이애쉬 치환(FA), 3) 20%의 플라이애쉬와 4%의 실리카퓸 치환 (FS), 그리고 4) 40%의 고로슬래그미분말 치환 (BS)에 대해서 내구성 실험을 실시한 후 비교 평가를 실시하였으며, 사용된 설계 압축강도는 각각 27 MPa와 35 MPa이다. 고성능콘크리트를 시험 배합한 결과, 결합재의 양을 증가시켜 강도를 증진시키는 것보다는 혼화재를 사용하는 것이 내구 성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 특히 혼화재 중, 플라이애쉬와 실리카퓸을 함께 결합재로 사용하는 경우가 균열 저감 및 내구 성능 증진에 가장 효율적인 것으로 나타났다.
본 논문에서는 압축강도가 $40{\sim}100MPa$인 3성분계 고강도콘크리트를 대상으로 혼화재의 대체율이 3성분계 고강도콘크리트의 유동성과 강도발현에 미치는 영향을 평가하기 위한 연구를 수행하고, 강도별 적정 혼화재 대체율을 제안하였다. 실험에 사용된 3성분계 고강도콘크리트의 배합 시 시멘트 대체재로써 고로슬래그가 0, 12, 25% 사용되었으며, 플라이 애시 대체율은 15%로 동일하게 계획하였다. 실험결과, 시멘트 대체재로써 고로슬래그를 플라이애시와 혼용하여 사용하는 경우 40MPa 시리즈에서 고로슬래그 대체율이 25%일때 슬럼프가 가장 우수하며, 압축강도 60, 80 MPa의 시리즈에서는 고로슬래그 대체율이 12%일때 슬럼프 플로우가 가장 우수한 것으로 나타났다. 반면 압축강도 100MPa의 경우 플라이 애시 15%만으로도 유동성이 가장 우수한 것으로 나타났다. 그리고 압축강도 40MPa의 경우 고로슬래그 대체율이 25%로 증가할 때까지 강도발현에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 100MPa이상의 고강도콘크리트에서는 25% 이상의 고로슬래그 혼입률은 적합지 않은 것으로 나타났다.
Concrete is widely used in the construction industry; however, it has the disadvantage of deteriorating durability due to cracks occurring because of climate change and shrinkage. In addition, when cement is used as a binder, CO2 emitted during the manu-facturing process accounts for ~8% of global CO2 emissions. In this study, ecofriendly cementitious materials such as blast furnace slag powder and fly ash (FA) were used as cement substitutes in the production of mortar containing a chitosan-based polymer (CP), and their fluidity, compressive strength, and self-healing performance were examined. The 28-day compressive strength of the control sample was ~32.4 MPa (the lowest for all tested samples), while that of the sample containing 5% CP and 20% FA was ~49.6 MPa (the highest for all tested samples) and ~53.1% higher than that of the control sample. Even at a healing age of 56 days, the control sample exhibited the lowest healing performance, whereas the samples containing CP (5%, 10%) and 20% FA demonstrated excellent healing performance. After 28 days, the decrease in crack size for the control sample was minimal; however, for the sample containing only cement and CP, a significant decrease in crack size was observed even after 28 days. This study confirmed that the appropriate use of CP and cementitious materials improves not only compressive strength but also the selfhealing performance of mortar.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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