To investigate the mechanical properties of Expanded Polystyrene (EPS) Beads Stabilized Lightweight Soil (EBSLS), Laboratory studies were conducted. Totally 20 sets of specimens according to the complete test design were prepared and tested with unconfined compressive test and consolidated drained triaxial test. Results showed that dry density of EBSLS ($0.67-1.62g/cm^3$) decreases dramatically with the increase of EPS beads volumetric content, while increase slightly with the increase of cement content. Unconfined compressive strength (10-2580 kPa) increases dramatically in parabolic relationship with the increase of cement content, while decreases with the increase of EPS beads volumetric content in hyperbolic relationship. Cohesion (31.1-257.5 kPa) increases with the increase of cement content because it is mainly caused by the bonding function of hydration products of cement. The more EPS beads volumetric content is, the less dramatically the increase is, which is a result of the cohesion between hydration products of cement and EPS beads is less than that between hydration products of cement and sand particles. Friction angle ($14.92-47.42^{\circ}$) decreases with the increase of EPS beads volumetric content, which is caused by the smoother surfaces of EPS beads than sand grains. The stress strain curves of EBSLS tend to be more softening with the increase of EPS beads content or the decrease of cement content. The shear contraction of EBSLS increases with the increase of $c_e$ or the decrease of $c_c$. The results provided quantitative relationships between physico-mechanical properties of EBSLS and material proportion, and design process for engineering application of EBSLS.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.20
no.1
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pp.11-18
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2020
Carbon nanotubes are used in various industries with their excellent mechanical properties and electrical conductivity. In the construction industry, research is being conducted to give self-sensing capabilities to structures, but the results of experiments vary among researchers, and the analysis is insufficient. Therefore, in this study, the hydration and electrical properties of MWCNT-added cement pastes were measured. The electrical resistance values of hydration heat, porosity, Rietveld quantitative analysis, compressive strength, and distance were measured.. The heat resistance, porosity, Rietvelt quantitative analysis, compressive strength and distance were measured according to electrical resistance. Experimental results showed that the heat of hydration decreased with increasing MWCNT. XRD Rietveld quantitative analysis showed that there was no significant difference in the amount of hydration products with increasing addition rate of MWCNT. As a result of SEM analysis, the MWCNT is agglomerated by van der Waals forces, and this area is considered to be caused by voids and weak areas. The electrical resistance value decreases as the addition rate is increased, and thus may play a role for magnetic sensing in the future.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.5
no.4
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pp.488-495
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2017
In this study, we conducted the kinetic hydration modeling of OPC and the final product according to the substitution ratio of GGBS by using the geochemical code, GEMS, in order to calculate the thermodynamic equilibrium. The thermodynamic data was used by GEMS's 3rd party database, Cemdata18, and the cement hydration model, the Parrot & Killoh model was applied to simulate the hydration process. In OPC modeling, ion concentration of pore solution and hydration products by mass and volume were observed according to time. In the GGBS modeling, as the substitution rate increases, the amount of C-S-H, which contributes the long-term strength, increases, but the amount of Portlandite decreases, which leads to carbonation and steel corrosion. Therefore, it is necessary to establish prevention of some deterioration.
The present study investigated hydration of alkali activated slag incorporating sulfate as a form of anhydrite by employing thermodynamic modeling using the Gibbs free energy minimization approach. Various parameters were evaluated in the thermodynamic calculations, such as presence of sulfide, precipitation/dissolution of AFt/AFm phase, and the effect of oxic condition on the predicted reaction. The calculations suggested no significant difference in the void volume and chemical shrinkage, which might influence the performance of the mixtures, in spite of various changes of the parameters. Although the types of hydration products and their amount varied according to the input conditions, their variations were smaller range than that induced by water-to-binder ratio. Moreover, it did not affect the amount of C-(N-)A-S-H which was the most important hydration product.
Physical studies of ageing inhibition of aluminum hydroxide gel were carried out. Sorbitol, mannitol and fructose were found to be an ageing inhibitor of the aluminum hydroxide gel. IR spectra and DTA curves showed that the ageing products of the gel by sorbitol orl mannitol were monohydrous alumina. This differs from hydrated hydrous alumina of other ageing products. This evidence indicates that sorbitol and mannitol prevent the hydrous alumina from its hydration.
This study was performed to get information of self-healing mechanism in cement system and the influence of waterproofing admixtures for concrete on self-healing property. For testing, cement paste specimens cured for 7, 14 and 28 days were prepared and crushed into plate-shape pieces. Screened specimens with thickness not more than 1mm were covered with wet rags and cured in a plastic container for 7 and 28 days. After stopping hydration process of the specimens by treatment with acetone, the surfaces of specimens have been contacted with wet rags were analyzed by XRD, DSC, SEM and EDX. The analysis results showed that cement paste has self-healing property and this property is mainly affected by water. Self-healing in cement system is more effective and faster at an early stage of hydration as there is enough content of unreacted cement to make an additional hydration in this period. The results of this study also showed that waterproofing admixtures for concrete have a considerable effect on self-healing of cement pastes; i.e., they improved self-healing effect of cement and, especially, the specimen using admixture C has shown a lot of needle-like or fibrous hydration products which are estimated as ettringite. It is supposed that these ettringite products are effective to enhance self-healing in cement system.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.13
no.4
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pp.407-415
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2013
The purpose of this research is to verify the performance of hardening accelerator in cement paste through mechanical performance evaluation and micro structure analysis on hardening accelerator for development of super high early strength concrete. The research results showed that hardening accelerator produced $Ca(OH)_2$ when hydrated with cement, enhancing the degree of saturation of Ca ion by using differential thermal analysis. Moreover, porosity was reduced rapidly as capillary pores were filled by hydration products of $C_3S$. According to the experiment using hydration measurement testing, when 1% and 3% of accelerator were mixed, hydration rate increased toward the second peak point compared to high early strength cement, before the first peak point disappeared. It turned out that adding accelerator accelerated the hydration rate of cement, especially $C_3S$. The shape of C-S-H is shown depending on the amounts of accelerator added and the production and age of $Ca(OH)_2$ by using SEM to observes hydration products. Therefore, it's evident that hardening accelerator used in this research increases amounts of $Ca(OH)_2$ and accelerates $C_3S$, it is effective for the strength development on early age.
Hydration and physical characteristics of chemically-bonded phosphate ceramic (CBPC) binder based on dead-burned Mg-O with six different blends are investigated for efficient repair construction material by retarding set phase with $H_3BO_3$. The test specimen of the blender with silica fume shows higher compressive strength after 75 days. The CBPC with silica fume results in higher modulus of rupture that others. The test specimens of CBPC eludes lower calcium ion than that of OPC (Ordinay Portland Cement). The X-ray diffraction pattern shows that hydration results in the formation of magnesium hydroxide, M-S-H gel and $MgCO_3$ for the specimen with silica fumes. Combination with calcium for MgO is not desirable due to no formation of chemical bond between two components. Based on the experimental program, the mixture of MgO and silica fume shows efficient performance in strength and durability.
Dawei Yin;Zhibin Lu;Zongxu Li;Chun Wang;Xuelong Li;Hao Hu
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.2
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pp.125-137
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2024
In paste backfill mining, cemented coal gangue-fly ash backfill (CGFB) can effectively utilize coal-based solid waste, such as gangue, to control surface subsidence. However, given the pressurized water accumulation environment in goafs, CGFB is subject to coupling effects from water pressure and chloride ions. Therefore, studying the influence of pressurized water on the chlorine salt erosion of CGFB to ensure green mining safety is important. In this study, CGFB samples were soaked in a chloride salt solution at different pressures (0, 0.5, 1.5, and 3.0 MPa) to investigate the chloride ion transport characteristics, hydration products, micromorphology, pore characteristics, and mechanical properties of CGFB. Water pressure was found to promote chloride ion transfer to the CGFB interior and the material hydration reaction; enhance the internal CGFB pore structure, penetration depth, and chloride ion content; and fill the pores between the material to reduce its porosity. Furthermore, the CGFB peak uniaxial compression strain gradually decreased with increasing soaking pressure, whereas the uniaxial compressive strength first increased and then decreased. The resulting effects on the stability of the CGFB solid-phase hydration products can change the overall CGFB mechanical properties. These findings are significant for further improving the adaptability of CGFB for coal mine engineering.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2023.11a
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pp.207-208
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2023
Concrete bricks and hollow concrete block products manufactured using ordinary portland cement react with salt and carbon dioxide absorbed from the soil and atmosphere in the use environment, causing contamination such as efflorescence. This is due to the reaction between calcium hydroxide, a cement hydration product, and carbon dioxide, producing and eluting calcium carbonate. This study was a preliminary study to compare and evaluate the reduction of efflorescence in concrete bricks and hollow concrete block products manufactured using carbon dioxide reaction hardening cement. The purpose was to evaluate the efflorescence occurrence in products using ordinary Portland cement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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