Sungmin Youn;Andrew Ball;Claire Fulks;Sanghoon Lee;Sukjoon Na
Geomechanics and Engineering
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제33권1호
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pp.19-27
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2023
A series of experiments were performed to evaluate the effects of activated carbon on the compressive strength and air content of Portland Cement Concrete (PCC). Activated carbon/PCC composites were prepared by mixing concrete components with commercial activated carbon granules with weight fractions of 0, 0.5%, 1%, and 2% to cement. All PCC specimens were then tested for compressive strength on 7, 14, 21, and 28 days. The experimental results showed that adding 0.5% of activated carbon increased the compressive strength significantly over the curing periods compared to the normal PCC without activated carbon. For the specimens has 0.5% activated carbon, the 7, 14, 21, and 28-day compressive strengths increased by 28.7%, 22.2%, 26.8%, and 22.9%, respectively. However, adding excessive amounts of more than 1% activated carbon had a minimal effect on the compressive strength or even decreased it, which agrees with other studies. Regarding the air contents of the mixtures, adding activated carbon decreased the air content from 3.6% to around 1.5%. The surface morphologies of fine aggregates and activated carbon particles were compared using a novel image processing technique. The results indicated that the surface of activated carbon significantly differs from that of aggregates.
A portland cement was reinforced by incorporating carbon fiber(CF), silica powder, and impregnating the pores with styrene monomers which were polymerized in situ. The effects of type, length, and volume loading of CF, mixing conditions, curing time and, curing conditions on mechanical behavior as well as freeze-thaw resistance and longer term stability of the carbon-fiber reinforced cement composites (CFRC) were investigated. The composite Paste exhibited a decrease in flow values linearly as the CF volume loadings increased. Tensile, compressive, and flexural strengths all generally increased as the CF loadings in the composite increased. Compressive strength decreased at CF loadings above approx. 3% in CFRC having no impregnated polymers due to the increase in porosity caused by the fibers. However, the polymer impregnation of CFRC improved all the strength values as compared with CFRC having no Polymer impregnation. Tensile stress-strain curves showed that polymer impregnation decreased the fracture energy of CFRC. Polymer impregnation clearly showed improvements in freeze-thaw resistance and drying shrinkage when compared with CFRC having no impregnated polymers.
Stresses that develop due to differential shrinkage between polymer modified cement mortar (PM) and Portland cement concrete (PCC) in a repaired concrete beam at early ages were investigated. Interface delamination or debonding of the newly cast repair material from the base is often observed in the field when the drying shrinkage of the repair material is relatively large. This study presents results of both experimental and analytical works. In the experimental part of the study, development of the material properties such as compressive strength, elastic modulus, interface bond strength, creep constant, and drying shrinkage was investigated by testing cylinders and beams for a three-week period in a constant-temperature chamber. Development of shrinkage-induced strains in a PM-PCC composite beam was determined. In the analytical part of the study, two analytical solutions were used to compare the experimental results with the analytically predicted values. One analysis method was of an exact type but could not consider the effect of creep. The other analysis method was rather approximate in nature but the creep effect was included. Comparison between the analytical and the experimental results showed that both analytical procedures resulted in stresses that were in fair agreement with the experimentally determined values. It may be important to consider the creep effect to estimate shrinkage-induced stresses at early ages.
Utilization of supplementary cementing materials (SCM) by the cement industry, as a highly promising solution of sustainable cement development aiming to reduce carbon dioxide emissions, necessitates a more thorough evaluation of these types of materials on concrete durability. In this study a comparative assessment of the effect of SCM on concrete durability, of every cement type as defined in the European Standard EN 197-1 is taking place, using a software tool, based on proven predictive models (according to performance-related methods for assessing durability) developed and wide-validated for the estimation of concrete service life when designing for durability under harsh environments. The effect of Type II additives (fly ash, silica fume) on CEM I type of cement, as well as the effect of every Portland-composite type of cement (and others) are evaluated in terms of their performance in carbonation and chloride exposure, for a service life of 50 years. The main aim is to portray a unified and comprehensive evaluation of the efficiency of SCM in order to create the basis for future consideration of more types of cement to enter the production line in industry.
This study was conducted to investigate the flexural behaviour of sandwich constructions with cement concrete core and polymer concrete facings. Six different cross-sectional shapes using epoxy based polymer concrete facings were investigated. Some of the results from the static tests are given including the load-deflection responses, load-strain relationships, ultimate moment, and mode of failure. From the. results the following conclusions can be made. 1. The various strengths of polymer concrete were very high compared to the strengths for portland cement concrete, while modulus of elasticity assumed an aspect of contrast. 2. The thickness of core and facing exerted a great influence on the deflection and ultimate strenght of polymer concrete sandwich constructions. 3. The variation shape of deflection and strain depend on loading were a very close approximation to the straight line. The ultimate strain of polymer concrete at the end of tensile side were ranged from 625x10-6 to 766x10-6 and these values increased in proportion to the decrease of thickness of core and facings. 4. The ultimate moments of polymer sandwich constructions were 3 to 4 times that of cement concrete constructions which was transformed same section. It should he noted that polymer concrete have an effect on the reinforcement of weak constructions. 5. Further tests are neede to investigate the shear strain of constructions, and thermal expansion, shrinkage and creep of cement and polymer concrete which were composite materials of sandwich constructions.
The foam concrete was fabricated by adding the foaming agent which composite ordinary Portland cement with plant and animal protein into cement paste, and the electromagnetic wave absorption properties were studied for the first time as well. The studies showed that the electromagnetic waves can be absorbed by multiple reflections and scattering within the porous material. Thickness and filling ratio have a great influence on the electromagnetic wave absorbing properties in 2-18 GHz of the foam concrete, the greater the thickness, the better the performance of absorption; filling ratio was about 52 vol.%, the absorbing properties achieved the best.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제9권4호
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pp.427-438
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2015
The present work proposes a new image analysis method for the evaluation of the multi-walled carbon nanotube (MWNT) distribution in a cement matrix. In this method, white cement was used instead of ordinary Portland cement with MWNT in an effort to differentiate MWNT from the cement matrix. In addition, MWNT-embedded cement composites were fabricated under different flows of fresh composite mixtures, incorporating a constant MWNT content (0.6 wt%) to verify correlation between the MWNT distribution and flow. The image analysis demonstrated that the MWNT distribution was significantly enhanced in the composites fabricated under a low flow condition, and DC conductivity results revealed the dramatic increase in the conductivity of the composites fabricated under the same condition, which supported the image analysis results. The composites were also prepared under the low flow condition (114 mm < flow < 126 mm), incorporating various MWNT contents. The image analysis of the composites revealed an increase in the planar occupation ratio of MWNT, and DC conductivity results exhibited dramatic increase in the conductivity (percolation phenomena) as the MWNT content increased. The image analysis and DC conductivity results indicated that fabrication of the composites under the low flow condition was an effective way to enhance the MWNT distribution.
The paper presents an experimental study of the structural behavior of circular flyash-concrete-filled steel tubular stub columns under axial compressive loads. In this study, 90% and 100% by weight of the cement in the concrete core was replaced with flyash. Twenty-seven specimens were tested to study the influence of flyash content, wall thickness of the steel tube, and curing age on the ultimate capacity and confinement effect. The experimental results were compared with the design values calculated using AISC-LRFD (1999), ACI (1999), AIJ (1997) and Eurocode 4 (1994). From the experimental study, it was determined that the confinement effect of circular steel tubes filled with high content flyash concrete was better than that of specimens filled with ordinary Portland cement concrete. The 5.88-mm-thick steel tube filled with 100% flyash concrete was equivalent in strength to a steel tube filled with C30 concrete at 28 days.
PURPOSES: This study is to investigate the mechanical performance of the fiber reinforced lean concrete with respect to different types of fibers. METHODS: Increased vehicle weight and other causes from the exposed conditions have accelerated the deteriorations of road pavement. A new multi-functional composite pavement system is being developed recently in order to extend service life and upgrade the pavement. A variety of tests were conducted before and after hardening of the concrete. RESULTS: From the test results, it was found that the use of different types of fibers did not affect the compressive strength development. This might be due to the inherent property of the lean concrete. When steel fibers were used relatively greater flexural strength and flexural fracture toughness were developed. Also addition of fly ash by replacing a part of Portland cement the fracture toughness was slightly increased. CONCLUSIONS: It has been known that the addition of fibers and use of mineral admixture can be positively considered in the development of multi-functional composite pavement system as its required mechanical performance is obtained.
Karra, Ram Chandar;Raghunandan, Mavinakere Eshwaraiah;Manjunath, B.
Advances in concrete construction
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제4권3호
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pp.221-230
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2016
This paper presents a preliminary study on the influence of laterite soil replacing conventional fine aggregates on the strength properties of GGBS-blended-concrete. For this purpose, GGBS-blended-concrete samples with 40% GGBS, 60% Portland cement (PC), and locally available laterite soil was used. Laterite soils at 0, 25, 50 and 75% by weight were used in trails to replace the conventional fine aggregates. A control mix using only PC, river sand, course aggregates and water served as bench mark in comparing the performance of the composite concrete mix. Test blocks including 60 cubes for compression test; 20 cylinders for split tensile test; and 20 beams for flexural strength test were prepared in the laboratory. Results showed decreasing trends in strength parameters with increasing laterite content in GGBS-blended-concrete. 25% and 50% laterite replacement showed convincing strength (with small decrease) after 28 day curing, which is about 87-90% and 72-85% respectively in comparison to that achieved by the control mix.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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