이 연구는 3D 프린팅 복합재료에 대하여 굳지 않은 상태에서는 시간에 따른 경시변화와 레올로지 특성을 평가하였으며, 굳은 상태에서는 적층된 시험체와 몰드 시험체에 대하여 압축강도와 쪼갬 인장강도 특성을 평가하였다. 3D 프린팅용 복합재료는 압출 30분 후부터 급격한 물성변화가 시작되고 90분까지 재료의 점도가 유지되는 경향을 나타나지만, 이송성능과 적층성능의 품질을 확보하기 위해서는 배합 후 60분 이내의 시공이 효과적임을 확인하였다. 적층 시험체의 압축강도는 몰드 시험체 대비 전 재령에서 동등이상의 성능을 나타내었다. 적층 시험체의 응력-변형률 곡선에서 초기 기울기는 몰드 시험체와 유사하게 나타났지만, 최대 응력 이후의 하강 기울기는 몰드 시험체 대비 평균적으로 1.9배 높게 나타나 상대적으로 취성적인 거동을 하였다. 적층 패턴으로 수직으로 측정한 쪼갬인장강도는 몰드 시험체 대비 약 6% 낮게 나타났으며, 적층 패턴을 수평으로 측정할때는 몰드 시험체와 거의 동일한 쪼갬 인장강도를 나타내었다. 이는 적층 시험체의 패턴 방향에 따라 수직하중에 대한 계면간의 부착력이 영향을 받기 때문으로 판단된다.
Digitization and automation technologies have rapidly maximized productivity and efficiency in all industries over the past few decades. Construction automation technology has either stagnated over the same period or has not kept pace with overall economic productivity. According to the research studies up to now, the output of concrete structures using coarse aggregates (8mm or more) is very limited due to the limitations of equipment and materials. In this study, information on the development process of 3DCP equipment that can print concrete structures with the printing width (100 mm or more) and printing thickness (30 mm or more) using a 3DCP material mixed with coarse aggregate (8 mm or more) is provided. To verify the performance of the developed 3DCP equipment, experimental data are provided on output variables, the number of layers, and the inter-layer printing time interval. The evaluation and verification data of various mechanical properties (compressive and splitting tensile strength) of printed materials using coarse aggregates are provided.
Muda, Zakaria Che;Shafigh, Payam;Yousuf, Sumra;Mahyuddin, Norhayati Binti;Asadi, Iman
Advances in concrete construction
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제14권3호
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pp.215-225
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2022
Thermal comfort and energy conservation are critical issues in the building sector. Energy consumption in the building sector should be reduced whilst enhancing the thermal comfort of occupants. Concrete is the most widely used construction material in buildings. Its thermal conductivity (k-value) has a direct effect on thermal comfort perception. This study aims to find the optimum value of replacing the normal aggregate with lightweight expanded clay aggregate (LECA) under high strengths and low thermal conductivity, density and water absorption. The k-value of the LECA concrete and its physical and mechanical properties have varying correlations. Results indicate that the oven-dry density, compressive strength, splitting tensile strength and k-value of concrete decrease when normal coarse aggregates are replaced with LECA. However, water absorption (initial and final) increases. Thermal conductivity and the physical and mechanical properties have a strong correlation. The statistical optimisation of the experimental data shows that the 39% replacement of normal coarse aggregate by LECA is the optimum value for maximising the compressive and splitting tensile strengths whilst maintaining the k-value, density and water absorption at a minimum.
The paper reports on a study of bond strength between reduced-water-content concrete and tensile reinforcement in spliced mode. Three different diameters (12, 16 and 22 mm) of tensile steel were spliced in the constant moment zone, where there were two bars of same size in tension. For each diameter of reinforcement, a total of nine beams ($1900{\times}270{\times}180mm$) were tested, of which three beams were with no axial force (positive bending) and the other six beams were with axial force (combined bending). The splice length was selected so that bars would fail in bond, splitting the concrete cover in the splice region, before reaching the yield point. It was found that there was a considerable size effect in the experimental results, i.e., as the diameter of the reinforcement reduced the bond strength and the deflection recorded at the midspan increased significantly, whilst the stiffness of the beams reduced. It was also found for all reinforcement sizes that higher bond strength and stiffness were obtained for beams tested in combined bending than that of the beams tested in positive bending only.
본 연구에서는 바텀애시 골재 양이 콘크리트의 압축강도 발현 및 역학적 특성(탄성계수, 쪼갬 인장강도, 파괴계수)에 미치는 영향을 평가하였다. 실험변수는 천연모래에 대한 바텀애시 잔골재 치환율과 물-시멘트 비이다. 실험결과 바텀애시 골재 콘크리트의 재령 28일 압축강도와 재령 28일 압축강도 루트승으로 무차원한 바텀애시 골재 콘크리트의 역학적 특성들의 값들은 바텀애시 잔골재 양의 증가와 함께 감소하는 경향을 보였다. fib 2010의 모델식과 비교하면, 바텀애시 골재 콘크리트의 압축강도에 대한 초기 발현율은 낮은 반면 장기 발현율은 높았으며, 탄성계수와 파괴계수는 안전측에서 평가될 수 있지만, 쪼갬 인장강도는 불안전측이었다.
철근공사에서 이음은 필연적으로 발생되며, 일반적으로 겹침이음을 통해 이음강도를 확보한다. 인장 이음길이는 인장 정착길이를 기준으로 산정되며, 정착길이는 실험적으로 도출된 부착강도 모델을 기반으로 결정된다. 인장이음은 휨을 받는 경우에 발생되므로 부재의 휨변형이 반드시 발생된다. 휨변형에의해 프라이(Prying) 거동이 발생되어, 철근이 피복콘크리트를 밀어내는 힘이 발생된다. 이러한 힘은 부착응력에 의해 발생되는 인장응력과 동일한 역할을 한다. 프라이 거동에 의해 발생된 인장응력과 부착응력에 의해 발생된 인장응력의 합이 콘크리트 인장강도에 도달하면 이음부가 파괴되므로, 프라이거동의 존재는 부착강도를 저하시키게 된다. 역학적 모델을 구성하여 휨부재의 인장이음에서 프라이거동이 이음강도에 미치는 영향을 분석하였다. 프라이 거동에 의한 인장응력은 보강근의 인장강도와 탄성계수에 비례하며, 휨부재의 휨강성에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 이음되는 보강근의 간격에 반비례하여 인장응력이 유발된다. 따라서 슬래브와 같이 휨강성이 작은 부재에 촘촘하게 이음된 경우에는 현행 설계기준보다 긴 이음길이를 확보할 필요가 있다.
Recently, the use of lightweight concrete in architectural structures are increasing. It is considered important to control the quality of lightweight concrete. The purpose of this study is to find mechanical properties of lightweight concrete using the expanded clay. Thus, slump, air content, compressive strength, splitting tensile strength, length change ratio, unitweight change ratio and absorption of lightweight concrete have been investigated. As a result, it was shown that proper expanded clay replaced by coarse aggregate in concrete was considered as a good replacement of lightweight concrete.
In this study, we investigate the difference of concrete between natural aggregate and electric are furnace(EAF) slag one in oder to use EAF slag aggregate as coarse aggregate in concrete. We find the physical and chemical properties of EAF slag aggregate for the aging process. We consider the properties od the concrete made with EAF slag aggregate which are compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity.
In this study, six mortar mixes were tested in order to examine the significance and limitations of hydrophilic fiber in terms of its capacity to enhance the tensile resistance of Hwangtoh mortar. Lyocell, polyamide and polyvinyl alcohol (PVA) fibers were selected for the main test parameters. The tensile capacity of mortars tested was evaluated based on the splitting tensile strength and the modulus of fracture, while their ductility was examined using the toughness indices specified in ASTM. Test results showed that the addition of lyocell and PVA fibers had little influence on the flow of the Hwangtoh mortars. To enhance the tensile capacity and toughness index of Hwangtoh mortar, it is proposed that fiber spacing above 0.0003 is required, regardless of the type of fiber.
Ahmad, Hammad;Hameed, Rashid;Riaz, Muhammad Rizwan;Gillani, Asad Ali
Advances in concrete construction
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제6권6호
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pp.645-658
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2018
Despite being one of the most abundantly used construction materials because of its exceptional properties, concrete is susceptible to deterioration and damage due to various factors particularly corrosion, improper loading, poor workmanship and design discrepancies, and as a result concrete structures require retrofitting and strengthening. In recent times, Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites have substituted the conventional techniques of retrofitting and strengthening of damaged concrete. Most of the research studies related to concrete strengthening using FRP have been performed on undamaged test specimens. This contribution presents the results of an experimental study in which concrete specimens were damaged by mechanical loading and elevated temperature in laboratory prior to application of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) sheets for strengthening. The test specimens prepared using concrete of target compressive strength of 28 MPa at 28 days were subjected to compressive and splitting tensile testing up to failure and the intact pieces of the failed specimens were collected for the purpose of repair. In order to induce damage as a result of elevated temperature, the concrete cylinders were subjected to $400^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ temperature for two hours duration. Concrete cylinders damaged under compressive and split tensile loads were re-cast using concrete and rich cement-sand mortar, respectively and then strengthened using CFRP wrap. Concrete cylinders damaged due to elevated temperature were also strengthened using CFRP wrap. Re-cast and strengthened concrete cylinders were tested in compression and splitting tension. The obtained results revealed that re-casting of specimens damaged by mechanical loadings using concrete & mortar, and then strengthened by single layer CFRP wrap exhibited strength even higher than their original values. In case of specimens damaged by elevated temperature, the results indicated that concrete strength is significantly dropped and strengthening using CFRP wrap made it possible to not only recover the lost strength but also resulted in concrete strength greater than the original value.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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