Tahwia, Ahmed M.;Heniegal, Ashraf;Elgamal, Mohamed S.;Tayeh, Bassam A.
Computers and Concrete
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v.27
no.1
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pp.21-28
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2021
The Artificial Neural Network (ANN) is a system, which is utilized for solving complicated problems by using nonlinear equations. This study aims to investigate compressive strength, rebound hammer number (RN), and ultrasonic pulse velocity (UPV) of sustainable concrete containing various amounts of fly ash, silica fume, and blast furnace slag (BFS). In this study, the artificial neural network technique connects a nonlinear phenomenon and the intrinsic properties of sustainable concrete, which establishes relationships between them in a model. To this end, a total of 645 data sets were collected for the concrete mixtures from previously published papers at different curing times and test ages at 3, 7, 28, 90, 180 days to propose a model of nine inputs and three outputs. The ANN model's statistical parameter R2 is 0.99 of the training, validation, and test steps, which showed that the proposed model provided good prediction of compressive strength, RN, and UPV of sustainable concrete with the addition of cement.
Journal of the Regional Association of Architectural Institute of Korea
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v.21
no.5
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pp.117-124
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2019
When manufacturing concrete, several mineral admixture is added to improve the basic physical property and durability and to make economical concrete. Such mineral admixture includes fly ash, granulated blast furnace slag, silica fume, etc., and not only the studies about mixing these mineral admixtures but also the studies for the development of new materials have been steadily in progress. Recently, some researchers have found, as a part of the development of new materials, the rice straw ash can also be used as a pozzolanic material for concrete considering similar chemical properties of rice straw ash to that of rice husk ash. But there has been insufficient amount of study about it. So, this study was to investigate the possibility as mineral admixture of agriculture by-product, by analyzing properties of concretes using rice straw ash with replacement ratio in comparison with other mineral admixture. In order to measure amount of SiO2 of rice straw ash, XRF(X-ray fluorescence) analysis was tested. For the measure pozzolanic reaction of rice straw ash, pH change and color change was tested according to curing day. Also to evaluate properties of concrete using rice straw ash, slump test, air contents test and compressive strength was tested.
Ultra high strength concrete (UHSC) originally proposed by Richards and Cheyrezy (1995) composed of cement, silica fume, quartz sand, quartz powder, steel fibers, superplasticizer etc. Later, other ingredients such as fly ash, GGBS, metakaoline, copper slag, fine aggregate of different sizes have been added to original UHSC. In the present investigation, the combined effect of coarse aggregate (6mm - 10mm) and steel fibers (0.50%, 1.0% and 1.5%) has been studied on UHSC mixes to evaluate mechanical and fracture properties. Compressive strength, split tensile strength and modulus of elasticity were determined for the three UHSC mixes. Size dependent fracture energy was evaluated by using RILEM work of fracture and size independent fracture energy was evaluated by using (i) RILEM work of fracture with tail correction to load - deflection plot (ii) boundary effect method. The constitutive relationship between the residual stress carrying capacity (σ) and the corresponding crack opening (w) has been constructed in an inverse manner based on the concept of a non-linear hinge from the load-crack mouth opening plots of notched three-point bend beams. It was found that (i) the size independent fracture energy obtained by using above two approaches yielded similar value and (ii) tensile stress increases with the increase of % of fibers. These two fracture properties will be very much useful for the analysis of cracked concrete structural components.
Tobbala, Dina E.;Rashed, Ahmed S.;Tayeh, Bassam A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.82
no.2
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pp.163-172
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2022
Zinc-rich epoxy (ZRE) is used to overcome corrosion problems in reinforced concrete (RC) beams and coat steel rebars to protect them from humidity and chlorides. An extra coating layer of Sikadur-31 epoxy (SDE) is utilised to increase bond strength because the use of ZRE reduces the bond strength between concrete and steel rebars. However, the low melting point of SDE indicates that concrete specimens are vulnerable to fire. An experimental investigation on flexural performance of RC beams incorporating ZRE-SDE coating of steel rebars that were destroyed by fire is performed in this study. Twenty beams of five concrete mixes with different cementitious contents were tested to compare fire exposure for coated and uncoated rebars of the same beams at room temperature and determine the optimal cementitious content. Scanning electron microscopy (SEM) was also applied to investigate characteristics of fired mixture samples. Results showed that the use of SDE-ZRE at room temperature improves flexural strengths of the five mixes compared with uncoated rebars with percentages ranging from 8.5% to 12.3%. All beams with SDE-ZRE lost approximately 50% of their flexural strength due to firing. Moreover, the mix incorporating SF (silica fume) of 15% and cement content of 400 kg/m3 introduces optimum behaviour compared with other mixes. All results were supported and verified by the SEM analysis and compressive strength of cubic specimens of the same mixes.
Kaloop, Mosbeh R.;Bardhan, Abidhan;Hu, Jong Wan;Abd-Elrahman, Mohamed
Advances in nano research
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v.13
no.5
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pp.499-512
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2022
This study investigates the efficiency of ensemble machine learning for predicting the lightweight-aggregate concrete (LWC) characteristics. A stacking ensemble (STEN) approach was proposed to estimate the dry density (DD) and 28 days compressive strength (Fc-28) of LWC using two meta-models called random forest regressor (RFR) and extra tree regressor (ETR), and two novel ensemble models called STEN-RFR and STEN-ETR, were constructed. Four standalone machine learning models including artificial neural network, gradient boosting regression, K neighbor regression, and support vector regression were used to compare the performance of the proposed models. For this purpose, a sum of 140 LWC mixtures with 21 influencing parameters for producing LWC with a density less than 1000 kg/m3, were used. Based on the experimental results with multiple performance criteria, it can be concluded that the proposed STEN-ETR model can be used to estimate the DD and Fc-28 of LWC. Moreover, the STEN-ETR approach was found to be a significant technique in prediction DD and Fc-28 of LWC with minimal prediction error. In the validation phase, the accuracy of the proposed STEN-ETR model in predicting DD and Fc-28 was found to be 96.79% and 81.50%, respectively. In addition, the significance of cement, water-cement ratio, silica fume, and aggregate with expanded glass variables is efficient in modeling DD and Fc-28 of LWC.
Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene
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v.27
no.4
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pp.302-312
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2017
Objectives: In this study, an evaluation of the working environment of furnace workers was performed and the work-relatedness of the occupational diseases were examined Methods: In this study, two electric furnaces at a single casting business site producing manganese-based iron alloy were selected, and occupational exposures to hazardous substances were evaluated for furnace workers and furnace worker assistants. Results: As a result, total dust concentration were $0.407{\sim}3.001mg/m^3$ and respirable dust concentration were $0.196{\sim}0.584mg/m^3$. The highest concentration of crystalline silica was $0.079mg/m^3$ In the case of Masato and Sosuckwhoi crystalline silica, they contained 90.85% and 4.17% respectively. Manganese concentration was the highest at a $0.205mg/m^3$ maximum. The average of black carbon is $11.56{\mu}g/m^3$ and the maximum concentration is $604.23{\mu}g/m^3$. PAHs concentration was the highest at a $78.301{\mu}g/m^3$ of naphthalene. The concentration of carbon monoxide was 18.82 ppm(total average 3.89 ppm) during pouring, and the maximum is 131 ppm. The formaldehyde concentration was 0.003 to 0.007 ppm. Conclusions: It seems that conditions in the past were worse, since casting has recently been performed only twice per day for about 20 minutes, reducing the amount of pouring, and local exhaust systems have been installed one-by-one. In addition, it was judged that the past exposure levels were higher considering the points measured on the back-side due to the risk of damage to the individual samples. It was found that operators could be exposed to high concentrations of crystalline silica, and that they were also exposed to high concentrations of metal(fume) and carbon monoxide during pouring. Therefore, there is a risk that occupational diseases such as lung cancer and COPD may occur with long-term work in such a process.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.2
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pp.97-104
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2023
In order to maximize the utilization of recycled fine aggregate, high strength mortar made of 100 % recycled fine aggregate was prepared, and its physical properties were evaluated to determine the possibility of using recycled fine aggregate as structural aggregate. The effect caused by the amount of nanosilica on the physical properties of w/b 0.2 recycled fine aggregate mortar consisting of cement, silica fume, and blast furnace slag. To improve the dispersion of nanosilica inside mortar, an aqueously dispersed nanosilica solution by ultrasonic tip sonication was prepared, and incorporated into the mortar to evaluate changes in mortar flow, porosity and compressive strength depending on nanosilica content. According to the experimental results, mortar flow decreased as the replacement ratio of nano-silica increased. As the replacement ratio of nanosilica increased up to 0.75 %, the porosity decreased and the compressive strength increased, but, at a replacement ratio of 1 %, the porosity increased and the compressive strength decreased. It was confirmed that the nano-silica replacement ratio of 0.75 % was optimum proportion to maximize the mechanical performance of high-strength recycled fine aggregate mortar.
Concrete bridge decks are directly exposed to the severe environmental conditions such as rain water and deicing chemicals resulting in the freeze-thaw action and the rebar corrosion during their service lift. These deteriorations of bridge decks shorten the service lift and consequently they are the major concerns of the maintenance. The high performance concrete (HPC) deck is proposed as the alternative to minimize the deterioration problems. To develop more durable concrete deck, the performance characteristic tests of HPC mixtures were carried out. In this study, 4 different concrete mixtures were used varying the mineral admixtures as the cement replacement; ordinary portland cement (OPC), 20% fly ash (FA),20% fly ash with 4% silica fume (FS), and 40% ground granulated blast-furnace slag (BS). The design compressive strengths of HPC specimens were 27 MPa and 35 MPa, respectively. The results showed that the compressive strength of concrete did not much affect the durability of concrete. HPC with fly ash and silica lune (FS) were turned out to have the good durability and crack resistance.
This paper investigated the possibility of appling to concrete through fundamental experiment for garnet, which was industrial wastes generated in kyung pook region, in aspects of development of new materials and recycling of industrial wastes due to shortage of natural resources. Consequently, garnet powder showed the possibility of admixture as showed in the chemical composition because the content of silica and alumina in relation to pozzolanic activity was about 50%. The time of setting was more or less diminished as the increasing of replacement ratio of garnet. In flow test, flow values tended to increase to some degree as the increasing of replacement ratio of garnet. Therefore, application of garnet was expected to improve the workability of concrete. The compressive strength of mortar replaced by garnet was respectively increased as compared with plain mortar and the maximum strength was showed in replaced by 10%, however a little different to the change of W/B ratio. Also, the possibility of admixture to reduce the amount of cement and to improve the property of concrete was showed as the strength of mortar replaced by garnet was comparable to that by existing admixture(silica fume, fly-ash).
Kim, Won-Woo;Moon, Jae-Heum;Baek, Chul-Woo;Yang, Keun-Hyeok
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.9
no.4
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pp.529-536
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2021
In this study, nano-silica and nano-titanium were selected to determine the possibility of applying the binder to reactive nano materials. The basic characteristics of the nano material candidate group were reviewed. and the reactivity of nano materials was reviewed through K-value. The reactivity of the nano silicate materials was measured to be high. Therefore, as a final candidate group, nano silicate materials were selected. The finally selected reactive nano material was reviewed for its usability as a construction binder. The mechanical properties and unit weight of cement paste were reviewed using silica fume and blast furnace slag and nano materials. When cement composites with nano silicate materials, it was confirmed that it was effective in improving the mechanical performance and decrease the unit weight of cement composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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