Jinkun Sun;Rita Yi Man Li;Lindong Li;Chenxi Deng;Shuangshi Ma;Liyun Zeng
Advances in concrete construction
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제15권5호
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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.
This study examined the effects of rice straw steaming time and mixing ratio between rice straw and wood particle on the properties of mixed particle board from Acacia mangium Willd wood and rice straw. Rice straw and Acacia mangium Willd wood were collected in Hanoi, Vietnam. The particle board was three-layer particle board with the structural ratio of 1:3:1. The thickness, density and board size of the particle board were 18 mm, $0.7g/cm^3$, and $800{\times}800{\times}18$ (mm, including trimming), respectively. A resin mixture between commercial Urea-formaldehyde (U-F) adhesive and methylene diphenyl isocyanate (MDI) adhesive was used with a dosage of 12% for the core layer and 14% for the surface layer. In this experimental design, the steaming time for rice straw was 15, 30, 45, 60, and 75 minutes at $100^{\circ}C$. The rice straw-wood mixing ratio was 10, 20, 30, 40, and 50%. The results showed that both mixing ratio and steaming time affect the properties of the particleboard, but the mixing ratio has a stronger impact. A higher mixing ratio and a longer steaming time resulted in a better quality of particleboard. The optimal steaming time for rice straw was 46.12 minutes with the straw-wood mixing ratio of 29.85% with the following characteristics of the particle board: the modulus of rupture (MOR) of 14.64 MPa, internal bond strength (IB) of 0.382 MPa, thickness swelling (TS) of 8.83%, and board density of $0.7-0.7g/cm^3$.
This paper presents an investigation on the properties of two types of cement kiln dust (CKD)-stabilized dredged sediments, silt and clay with a comparison to hydrated lime stabilization. Unconfined compressive strength (UCS) and California bearing ratio (CBR) tests were conducted to examine the optimal stabilizer content and classify the type of highway material. A strength development model of treated dredged sediments was performed. The influences of various stabilizer types and sediment types on UCS were interpreted with the aid of microstructural observations, including X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis. The results of the tests revealed that 6% of lime by dry weight can be suggested as optimal content for the improvement of clay and silt as selected materials. For CKD-stabilized sediment as soil cement subbase material, the use of 8% CKD was suggested as optimal content for clay, whereas 6% CKD was recommended for silt; the overall CBR value agreed with the UCS test. The reaction products calcium silicate hydrate and ettringite are the controlling mechanisms for the mechanical performance of CKD-stabilized sediments, whereas calcium aluminate hydrate is the control for lime-stabilized sediments. These results will contribute to the use of CKD as a sustainable and novel stabilizer for lime in highway material applications.
연구목적: 고강도 콘크리트 연구개발은 건축물의 고층화를 가능케 하고, 단면 축소로 구조물 자중이 경감되어 보와 슬래브 두께를 얇게 함으로 보다 많은 층수를 축조할 수 있었으며, 넓은 유효공간이 확보되고, 기초 저면 지정에 사용된 자재 및 철근과 콘크리트 양을 절감하는 효과를 가져올 수 있다. 연구방법: 현장시공 및 품질측면에서는 낮은 물결합재비 배합를 연구하므로 건조수축 발생 저감 효과를 확인할 수 있고, 콘크리트 표면의 블리딩 최소화 연구를 통하여 그 효과를 검증할 수 있다. 연구결과:고성능감수제 사용에 의한 유동성 증진으로 자체 충전성이 높아 현장 시공 용이성을 확인하고, 콘크리트의 조기 강도 발현으로 거푸집 탈형 시간을 단축시킬 수 있는 장점을 확인하였다. 이러한 실험결과 자료는 초고층 건축물에서는 설계기준강도 100MPa급 이상의 초고강도콘크리트의 현장 적용이 확대될 수 있다. 본 연구를 통하여 국내에서도 120층 이상의 초고층 건축물 현장 적용성이 고려된 130MPa급 이상의 초고강도 콘크리트를 현장에서 실제 적용 가능성 여부를 실험, 평가하였다. 결론:본 연구에서는 초고강도의 현장적용 가능성을 확인하기 위하여 여러 가지 방법의 실내기초 실험으로 연구되어진 최적의 배합비를 찾아서 모의부재 예비 실험 후 실물크기와 유사한 모의부재에 130MPa 초고강도콘크리트를 레미콘 공장에서 생산하여 현장 펌프 압송 타설하고, 콘크리트의 유동성 및 강도 발현과 수화열에 관하여 현장 적용성을 실험한 연구다.
본 연구에서는 풍화토 비탈면에서 발생하는 세굴 및 표층 붕괴 면의 표층 보강을 목적으로 탄소섬유와 친환경고화재(E.S.B.)를 혼합하여 일축 압축강도 시험을 수행하였다. E.S.B.와 탄소섬유의 최적 배합비를 결정하기 위해 E.S.B.는 10%, 20%, 30%의 조건을 설정하였고, 탄소섬유는 0.3%, 0.6%, 0.9%, 1.2%로 설정하였다. 또한, 건조밀도 및 재령 기간에 따른 일축 압축강도 변화를 분석하기 위해 최대건조단위 중량의 85%, 95%를 적용하고 재령 기간 3일, 7일, 28일로 설정하였다. 비탈면 표층 보강을 위한 기준 강도는 ACI 230.1R-09(2009)에서 7일 기준 4MPa, 28일 기준 6MPa로 제안하고 있다. 압축시험 결과 E.S.B. 보강토의 일축 압축강도는 다짐도 95%인 경우 E.S.B. 혼합비율 10% 이상에서 기준 강도를 충족하는 것을 알 수 있다. 또한, 친환경고화재(E.S.B.) 보강토에 탄소섬유를 혼합한 결과 일축 압축강도에 의한 항복점 이후 탄소섬유를 혼합한 조건에서 연성 형태의 파괴 형상이 나타나 항복 이후 발생하는 전도에 대하여 보완할 수 있으며, 탄소섬유 0.6% 혼합비율에서 최대강도를 발현하는 것으로 분석되었다. 탄소섬유 보강토는 탄소섬유를 혼합하지 않은 조건과 비교하여 일축 압축강도가 약 54~70%의 강도증가율이 나타났다.
Lightweight foamed concrete is a concrete which is lighter than normal concrete by mixing prefoamed foam in cement slurry. The objective of this study are to develop prefoamed optimal lightweight foamed concrete using polymer foam agent and to obtain its mechanical characteristics experimentally. This paper presents extensive test data on young's modulus, poisson's ratio, stress-strain curve, the characteristics of strength of the foamed concrete and also presents the mechanical characteristics of the foamed concrete according to foam sizes.
In this study, a replacement ratio of blast furnace slag coarse aggregate and a water binder ratio by an optimum combination of PHC file was investigated. As a results, the target strength 78.5MPa was altogether satisfied in a mix proportion 28-G100-SG0 and W/B ratio 26 %. The surface rupture was generated in 28-G0-SG100 combination after curing with the autoclave. According to the result of measuring the ingredient, the majority were the MgOH2 hydrate.
The aim of this study is to investigate strength and water purification characteristics of effective microorganism-applied volcanic ash block using flexural strength test and water quality analysis. The specimens were prepared with volcanic ash from Mt. Baekdusan and Mt. Hallasan, and cement as the ratios of 3.5:1, 4.0:1, 4.5:1, 5.0:1 with and without metakaolin. Flexural strength degraded with increasing of the amount of volcanic ash, and increased with addition of metakaolin as a binder. Based on these results, the optimal ratio for fabricating volcanic ash-cement mixture block is determined as 3.5:1 with metakaolin. Furthermore, from water quality analysis on contaminated water, removal ability of effective microorganism-applied volcanic ash-cement mixture block and caged volcanic ash block against T-N, T-P and SS was highly evaluated because of adsorption due to the large specific surface area of volcanic ash. Hence, volcanic ash-cement mixture block and caged volcanic ash block possibly contribute to water purification.
Organic-sandy soils that contain abundant organic matters are widely encountered in estuarine cities. Due to the existence of organic matters, the strength and stiffness of this type of soil are significantly low. As a result, various geotechnical engineering problems such as difficulties in piling and constructing embankments and a lack of strength in poured concrete may occur in many estuarine sites; ground improvement such as cement treatment to this type of soils is needed. In this study, laboratory tests were performed to investigate the compressive strength of organic-sandy soil reinforced with primarily cement, in which the influences of several factors, namely types of cement and additional stabilizing agent, cement content, and water-cement ratio, were investigated and the orthogonal experimental design scheme was adopted. Based on the test results, an optimal permutation of these influencing factors is suggested for the reinforcement of organic-sandy soils, which can provide a useful reference for the relevant engineering practice.
The effect of draw ratio (8, 10, 12, 14 times) and additive CaCO3 content (0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, and 3.0 wt%) on the properties of high-performance PE monofilament was investigated in this study. As the draw ratio increased (8-14 times), the melting enthalpy (ΔHf), crystallinity, specific gravity, and tensile strength increased significantly. However, the draw ratio had little effect on the melting temperature (Tm) and crystallization temperature (Tc). The seawater fastness (stain and fade) of the hydrophobic PE monofilament prepared in this study showed an excellent grade of 4-5 in all draw ratios. To investigate the effect of the additive CaCO3 content on the properties of high-performance PE monofilament, the draw ratio was fixed at 14 times. It was found that the tensile strength of the PE monofilament sample containing 0.5 wt% of CaCO3 was much greater compared to the sample without CaCO3, but the elongation of the sample containing 0.5 wt% of CaCO3 was much less than the sample with 0 wt% CaCO3. However, in the case of the sample containing more than 0.5 wt% CaCO3, the tensile strength slightly decreased and the elongation slightly increased as the CaCO3 content increased. The seawater fastness (stain and fade) of the hydrophobic PE monofilament showed excellent grades of 4-5, regardless of the amount of additives. From the above results, it was found that the maximum draw ratio of 14 times with an additive of 0.5 wt% CaCO3 are the optimal conditions for manufacturing high-performance marine fusion materials with various fineness (denier) with high strength and low elongation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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