Seung Won Choi;Cho Won Baek;Seon Yeol Lee;Van Thong Nguyen;Dong Joo Kim
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.4
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pp.332-340
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2023
This study investigated the effects of nanoparticles on the fracture toughness of cement mortar. Three-point bending tests, compressive tests, and slump tests were conducted on cement mortars reinforced with carbon nanotubes(CNTs), nanosilica(NS), and nano calcium carbonate(NC), respectively. Cement mortar with a water-to-cement ratio and a sand-to-cement ratio of 0.45 and 1.5, respectively, and reinforced with 0 and 2 vol.% of 19.5 mm steel fibers, respectively, was used. Reinforcement with nanoparticles partially improved the fracture toughness and compressive strength of the cement mortar. However, in the case of cement mortar reinforced with steel fibers, the reinforcement with nanoparticles was found to reduce the flowability of the mortar, adversely affecting the dispersion of steel fibers, and ultimately leading to a decrease in fracture toughness, contrary to the intended enhancement. Additional research is needed to improve the decrease in mortar fluidity caused by the reinforcement with nanoparticles.
In this study, the physical properties and fracture characteristics according to the tensile load are evaluated on the materials of the polymeric filler and carbon fiber-based composite sleeve technique. The polymeric filler and the composite sleeve technique are applied to areas where the pipe body thickness is reduced due to corrosion in large-diameter water pipes. First, the tensile strength of the polymeric filler was 161.48~240.43 kgf/cm2, and the tensile strength of the polyurea polymeric filler was relatively higher than that of the epoxy. However, the tensile strength of the polymeric filler is relatively very low compared to ductile cast iron pipes(4,300 kgf/cm2<) or steel pipes(4,100 kgf/cm2). Second, the tensile strength of glass fiber, which is mainly used in composite sleeves, is 3,887.0 kgf/cm2, and that of carbon fiber is up to 5,922.5 kgf/cm2. The tensile strengths of glass and carbon fiber are higher than ductile cast iron pipe or steel pipe. Third, when reinforcing the hemispherical simulated corrosion shape of the ductile cast iron pipe and the steel pipe with a polymeric filler, there was an effect of increasing the ultimate tensile load by 1.04 to 1.06 times, but the ultimate load was 37.7 to 53.7% compared to the ductile cast iron or steel specimen without corrosion damage. It was found that the effect on the reinforcement of the corrosion damaged part was insignificant. Fourth, the composite sleeve using carbon fiber showed an ultimate load of 1.10(0.61T, 1,821.0 kgf) and 1.02(0.60T, 2,290.7 kgf) times higher than the ductile cast iron pipe(1,657.83 kgf) and steel pipe(2,236.8 kgf), respectively. When using a composite sleeve such as fiber, the corrosion damage part of large-diameter water pipes can be reinforced with same level as the original pipe, and the supply stability can be secured through accident prevention.
Nowadays, the world has suffered by natural disaster of climate change due to global warming. Korea has also faced with similar situation. To prevent these natural disaster, Four Major River Management has conducted. One of conducted content in Four Major River Management is the levee maintenance which classified into fill-up the inland, levee of reinforcement and so on. These maintenances may make the characteristics of groundwater flow change and affect to the levee safety (piping phenomenon). Therefore, analysis on groundwater fluctuation according to level of riverside and inland should be required. This study focus on levee of Hoe stream, which is connected to Nakdong river, and piping safety factor in the levee analyzed by using pore water pressure. Besides, groundwater fluctuation, which is depended on level of riverside and inland, is simulated by using the SEEP/W (2D ground water model). This simulation considered steady flow and unsteady flow. As a result, piping safety factor increased due to rising the inland level. Piping safety factor of riverside was effected by only river water level. Therefore, external levee factor considering inland level raising and suitable control of river water level is need to increase piping safety factor.
Defects of dam body which can be induced in seepage or leakage procedure can directly affect dam safety. Therefore, a proper inspection method should be carried out in the first place to find out their positions and sizes, After that, some reinforcement works such as grouting and the corresponding assessment could be taken in a proper way. The dam(center core type earth dam) issued in this study has been in need for intensive diagnosis and reinforcement work, because a lot of slumps similar to cracks, seepage and some boggy area have been observed on the downstream slope. High resolution seismic reflection method was performed on the crest profile twice before and after grouting work(Aug. 2001 and Nov. 2004) aimed at the dam inspection and the assessment of grouting efficiency as well. To enhance the data resolution, P-beam energy radiation technique which can reduce the surface waves and hence to reinforce the reflection events was used. Strong reflection events were recognized in the stack section before grouting work, It seems that the events would be caused by e.g. horizontal cracks with a considerable aperture, Meanwhile such strong reflection events were not observed in the section after grouting. That is, the grouting work was dear able to reinforce the defects of dam body. Hence, the section showed an well arranged picture of dam inner structure. In this sense, seismic reflection method will be a desirable technique for dam inspection and for monitoring dam inner structure as well.
This study investigated the corrosion properties of reinforced concrete with the addition of steel fibers. The transport properties of steel fiber-reinforced concrete such as permeable void, absorption by capillary action, water permeability and chloride diffusion were first measured to evaluate the relationship with the corrosion of steel rebar. Test results showed a slight increase on the compressive strength with the addition of steel fibers as well as considerable improvement of penetration resistance to mass transport of harmful materials into concrete. The addition of steel fibers in reinforced concrete accelerated the initiation of steel corrosion contrary to the expected results based on the measured transport properties. The NaCl ponding surface showed the spalling failure due to the corrosion expansion of steel fibers and the cut-surface around the steel rebar showed the localized steel fiber's corrosion. The wet-dry cycling with high chloride ions as well as high temperature seems to induce the increase of salt crystallization on the pores continually and the increased pressure with the steel fiber's corrosion on the pores caused the spalling failure on the exposed surface. The microcracking on the surface therefore accelerated the movement of water, chloride ions and oxygen into the embedded steel rebar. The mechanism affecting corrosion of embedded steel reinforcement with steel fibers in this study are not yet fully understood and require further study comprising of accurate experimental design to isolate the effect of steel fiber's potential mechanism on the corrosion process.
The main objective of this study is the assessment of the ability of limestone mortars to resist to different chemical attacks. The ability of polypropylene (PP) fibres waste used as reinforcement of these concrete materials to enhance their durability is also studied. Crushed sand 0/2 mm which is a fine limestone residue obtained by the crushing of natural rocks in aggregates industry is used for the fabrication of the mortar. The fibres used, which are obtained from the waste of domestic plastic sweeps' fabrication, have a length of 20 mm and a diameter ranging between 0.38 and 0.51 mm. Two weight fibres contents are used, 0.5 and 1%. The durability tests carried out in this investigation included the water absorption by capillarity, the mass variation, the flexural and the compressive strengths of the mortar specimens immersed for 366 days in 5% sodium chloride, 5% magnesium sulphate and 5% sulphuric acid solutions. A mineralogical analysis by X-ray diffraction (XRD) and a visual inspection are used for a better examination of the quality of tested mortars and for better interpretation of their behaviour in different solutions. The results indicate that the reinforcement of limestone mortar by PP fibres waste is an excellent solution to improve its chemical resistance and durability. Moreover, the presence of PP fibres waste does not affect significantly the water absorption by capillarity of mortar nether its mass variation, when exposed to chloride and sulphate solutions. While in sulphuric acid, the mass loss is higher with the presence of PP fibres waste, especially after an exposure of 180 days. The results reveal that these fibres have a considerable effect of the flexural and the compressive behaviour of mortar especially in acid solution, where a reduction of strength loss is observed. The mineralogical analysis confirms the good behaviour of mortar immersed in sulphate and chloride solutions; and shows that more gypsum is formed in mortar exposed to acid environment causing its rapid degradation. The visual observation reveals that only samples exposed to acid attack during 366 days have showed a surface damage extending over a depth of approximately 300 ㎛.
Kim, Jung-Yul;Kim, Hyoung-Soo;Oh, Seok-Hoon;Kim, Yoo-Sung
Journal of the Korean Geophysical Society
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v.8
no.1
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pp.1-6
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2005
Defects of dam body which can be induced in seepage or leakage procedure can directly affect dam safety. Therefore, a proper inspection method should be carried out in the first place to find out their positions and sizes. After that, some reinforcement works such as grouting and the corresponding assessment could be taken in a proper way. The dam(center core type earth dam) issued in this study has been in need for intensive diagnosis and reinforcement work, because a lot of slumps similar to cracks, seepage and some boggy area have been observed on the downstream slope. High resolution seismic reflection method was performed on the crest profile twice before and after grouting work(Aug. 2001 and Nov. 2004) aimed at the dam inspection and the assessment of grouting efficiency as well. To enhance the data resolution, P-beam energy radiation technique which can reduce the surface waves and hence to reinforce the reflection events was used. Strong reflection events were recognized in the stack section before grouting work, It seems that the events would be caused by e.g. horizontal cracks with a considerable aperture. Meanwhile such strong reflection events were not observed in the section after grouting. That is, the grouting work was dear able to reinforce the defects of dam body. Hence, the section showed an well arranged picture of dam inner structure. In this sense, seismic reflection method will be a desirable technique for dam inspection and for monitoring dam inner structure as well.
Three-hinge failure occurs in a jointed rock slope with a joint set parallel with slope and a conjugate joint set. Limit Equilibrium Method (LEM) and Finite Element Method (FEM) which are commonly used for slope design, are not suitable for evaluating stability against three-hinge failure, and this study performed parametric study to analyze the failure mechanism and to find influence factors causing three-hinge failure using UDEC which is a commercial two-dimensional DEM based numerical program. Numerical analyses were performed for various joint structural conditions and joint properties as well as ground water conditions. It was found that pore water pressure is the main factor triggering the three-hinge failure and the mode of failure depends on friction angle of basal joint and bedding joint set. The results obtained from this study can be used for adequate and economic footwall slope reinforcement design and construction.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2005.06a
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pp.211-220
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2005
The concrete structure is being considered for the main engineered barrier of low and intermediate level radwaste disposal facility. Concrete of low permeability can minimize infiltration of water and effectively prevent release of nuclide to ecosystem. But if concrete degrades, structural stability of disposal structure will decrease while permeability increase, resulting in increased possibility of nuclide release due to water infiltration. Therefore disposal concrete structure degradation shall be minimized to maintain capacity of nuclide isolation. The typical causes of concrete structure degradation are sulfide attack, reinforcement corrosion due to chloride attack, leaching of calcium hydroxide, alkali-aggregate reaction and repeated freezing-thawing. The common cause of these degradation processes is infiltration of water or adverse chemicals into concrete. Based on the study of these degradation characteristics and mechanisms of concrete structure, the methodology of design and service life evaluation of concrete structure as an engineered barrier are reviewed to ensure its long-term durability.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.173-177
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2006
From the viewpoint of coastal hydrodynamics, one of the most important effects of global warming is a sea-level rise in coastal areas. In the present study, impacts on port facilities against sea-level rise were investigated. The sea-level rise causes the increase of the water depth, and it generates variations on the wave height, buoyancy, tidal system and nearshore current system and so on. The increase of water depth gives rise to the decrease of crown height of the structure and it causes increase of wave overtopping quantity. It may flood the port zone and its facilities, and may decrease harbor tranquility. It also leads to difficulties on navigation, mooring and loading/unloading at the port. Increase in water depth also causes increase of wave height in surf zone. This high wave makes structures unstable and may cause them to collapse during storm. In addition, increase in buoyant force due to sea-level rise also makes the gravity type structures unstable. Consequently, theses variations due to sea-level rise will cause functional deterioration of port facilities. In order to protect port facilities from the functional deterioration, reinforcement plan is required such as raising the crown height and increase in block weight and so on. Hence proper estimation method for the protection cost is necessary in order to protect port facilities efficiently. Moreover response strategies and integrated coastal zone management plan is required to maintain the function of port facilities. A simple estimation of cost for breakwaters in Korea was performed in the present study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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