International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.1
no.1
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pp.75-81
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2007
The concrete pavement of the Seohae Highway in Korea has suffered from serious distress, only four to seven years after construction. Deterioration due to Alkali-Silica Reaction (ASR) has seldom been reported per se in Korea, because the aggregate used for the cement concrete has been considered safe against alkali-silica reaction so far. The purpose of this study is to examine the deterioration caused by an alkali-silica reaction of concrete pavement in Korea. The investigation methods included visual inspection and Automatic Road Analyzer (ARAN) analysis of surface cracks, coring for internal cracks, stereo microscopic analysis, scanning electronic microscope (SEM) analysis, and electron dispersive X-ray spectrometer (EDX) analysis. The results are presented as follows: the crack pattern of the concrete pavement in Korea was longitudinal cracking, map cracking or D-cracking. Local areas of damage were noticed four to five years after construction. The cracks started from edges or joints and spread out to slabs. The most intensive cracking was observed at the intersection of the transverse and longitudinal joints. Where cracking was the most intense, pieces of concrete and aggregate had spalled away from top surface and joint interface area. The progress of deterioration was very fast. The reaction product of alkali-silica gel was clearly identified by its generally colorless, white, or very pale yellow hue seen through a stereo optical microscopy. The typical locations of the reaction product were at the interface between aggregate and cement paste in a shape of a rim, within aggregate particles in the cracks, and in the large void in the cement paste. Most of the white products were found at interface or internal aggregates. SEM and EDX analysis confirmed that the white gel was a typical reaction product of ASR. The ASR gel in Korea mainly consisted of Silicate (Si) and Potassium (K) from the cement. The crack in the concrete pavement was caused by ASR. It seems that Korea is no longer safe from alkali-silica reaction.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.11a
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pp.541-544
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2006
This study was performed to proof expansion effect of the mortar bar due to Alkali-silica Reaction (ASR) by ASTM C 1260 test. Recently, the failure case of cement concrete pavement by ASR was reported in Korea. Cement concrete structures are caused crack by ASR. The service life of cracked cement concrete structures by ASR will be shorted. In this study, crushed the slate rock producted Chungcheongnamdo Boryeong was caused 0.3% expansion at 14 days due to ASR by ASTM C 1260 test. The particular spectrum showed that the ASR gel was analyzed contents included Si, Na, K, and Ca by EDX (electron dispersive X-ray spectrometer). It was verified that the crushed aggregate was caused expansion by ASR in Korea.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1993.10a
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pp.108-112
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1993
The term Alkali-Silica Reaction (ASR) is used to describe a reaction between certain siliceous aggregates and hydroxyl ions present in the pore fluid of a concrete. The ASR is affected by the content of alkali, the particle size and the content of reactive aggregate, water-cement ratio, humidity, temperature and so on. In this paper, the fluence of alkali content and kind of added alkali to the ASR was studied. As a result, the more the content of alkali was increased, the more the mortar-bar was expand and the expansion of mortar-bar was showed differently with the added alkali kinds, The reaction products by ASR were observed by SEM(Scanning Electron Microscope) and analyzed by EDXA(Energy Dispersive X-ray Analysis) also and showed a gel composed of alkali(Na+, K+), silica and calcium.
Rhodopsin is a membrane protein with seven transmembrane region which contains a retinal as its chromophore. Although there have been recently reports on various photo-biochemical features of rhodopsins by a wide range of purifying and measurement methods, there was no actual comparison related to the difference of biochemical characteristics according to their physical environment of rhodopsins. First, proteorhodopsin (PR) was found in marine proteobacteria whose function is known for pumping proton using light energy. Second one is Anabaena sensory rhodopsin (Nostoc sp.) PCC7120 (ASR) which belongs to eubacteria acts as sensory regulator since it is co-expressed with transducer 14 kDa in an operon. In this study, we applied two types of rhodopsins (PR and ASR) to various environmental conditions such as in Escherichia coli membranes, membrane in acrylamide gel, in DDM (n-dodecyl-${\beta}$-D-maltopyranoside), OG (octyl-${\beta}$-D-glucopyranoside), and reconstituted with DOPC (1,2-didecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine). According to the light-induced difference spectroscopy, rhodopsins in 0.02% DDM clearly showed photointermediates like M, and O states which respond to the different wavelengths, respectively and showed the best signal/noise ratio. The laser-induced difference spectra showed the fast formation and decay rate of photointermediates in the DDM solubilized samples than gel encapsulated rhodopsin. Each of rhodopsins seemed to be adapted to its surrounding environment.
In this article, by using experimental studies and artificial neural network has been tried to investigate the use of nano-silica as concrete admixture to reduce alkali-silica reaction. If there are reactive aggregates and alkali of cement with enough moisture in concrete, a gel will be formed. Then with high reactivity between alkali of cement and existence of silica in aggregates, this gel will expand by absorption of water, and causes expansive pressure and cracks be formed. At the time passes, this gel will reduce both durability and strength of the concrete. By reducing the size of silicate to nano, specific surface area of particles and number of atoms on the surface will be increased, which causes more pozzolanic activity of them. Nano-silica can react with calcium hydroxide ($Ca(OH)_2$) and produces C-S-H gel. In this study, accelerated mortar bar specimens according to ASTM C 1260 and ASTM C 1567, with different mix proportions were prepared using aggregates of Kerman, such as: none admixture and plasticizer, different proportions of nano-silica separately. By opening the moulds after 24 hour and curing in water at $80^{\circ}C$ for 24 hour, then curing in (1N NaOH) at $80^{\circ}C$ for 14 days, length expansion of mortar bars were measured and compared. It was noted that, the lowest length expansion of a specimens shows the best proportion of admixture based on alkali-silica reactivity. Then, prediction of alkali-silica reaction of concrete has been investigated by using artificial neural network. In this study the backpropagation network has been used and compared with different algorithms to train network. Finally, the best amount of nano silica for adding to mix proportion, also the best algorithm and number of neurons in hidden layer of artificial neural network have been offered.
The concrete pavement at Seohae Expressway in Korea has suffered from serious distress, only after four to seven years of construction. The deterioration of ASR has seldom been reported per se in Korea, because the aggregate used for the cement concrete has been considered safe against alkali-silica reaction so far. The purpose of this study is to examine the expansion behavior of aggregates of Korea due to alkali-silica reaction by ASTM C 1260 standard method of the accelerated mortar bar test (AMBT), stereo microscopic analysis, scanning electronic microscope (SEM) analysis, and electron dispersive X-ray spectrometer (EDX) analysis. The results are presented as it follows. The accelerated mortar bar test (AMBT) showed that mica granite and felsite of igneous rocks, aroke, red sandstone and shale of sedimentary rocks, slate of metamorphic rock, and dendrite and quartz of mineral rock showed more expansion than 0.1% at 14 days. But, some sedimentary rocks and metamorphic rocks expanded more than 0.1% at 28 days even though they were less than 0.1% at 14 days. The mortar bars, which showed more than occurred 0.1% expansion, resulted in cracking on surface. SEM and EDX analysis confirmed that the white gel was a typical reaction product of ASR. The ASR gel in Korea mainly consisted of Silicate (Si) and Potassium (K) from the cement. The crack in the concrete pavement was caused by ASR. It seems that Korea is no longer safe zone against alkali-silica reaction.
This study was performed to investigate the Alkali-Silica Reaction(ASR) of crushed stones using chemical analysis, polarization microscope, XRD, chemical method(KS F 2545, ASTM C 289), mortar-bar method( KS F 2546, ASTM C 227) and Scanning Electron Microscope (SEM ) and Energy Dispersive X-ray Analysis(EDXA) of reaction products by ASK in the mortar bars and to investigate the influence on alkali content and kind of added alkali to the ASR. Test results show that one kind of domestic crushed stone is estimated as deleterious by ASTM chemical method and mortar bar method, and reaction product is proved as alkali silicate gel by EDXA.
The Alkali-Silica Reaction(ASR) may cause a serious failure in the concrete pavements and structures. Several researches in some nations have conducted the continuous studies to prevent failure of the concrete structures by the ASR distress as well as the studies to manifest the mechanism. The researches on the ASR have not been performed affluently in Korea because the distress due to ASR has seldom been reported literarily. In this study, we tried to set up the systematic scheme practically for verifying the cause of distress due to ASR by using the visual inspections in field, the chemical method, petrographic analysis, and Electron Dispersive X-ray Spectrometer(EDX) method of Scanning Electron Microscopy(SEM) in laboratory. The chemical method, petrographic method using SEM, and X-ray method were used to verify the cause of pattern crack on the surface and internal crack in the plain concrete pavement. It can be concluded that the distress of a specific site in plain concrete pavement was mainly due to ASR. The chemical method, the petrographic method and EDX method using SEM may be the effective tools for verifying the cause of AAR distresses.
In this study alkali reactivity of crushed stone was conducted according to the ASTM C 227 that is traditional mortar bar test, and C 1260 that is accelerated mortar bar test method. The morphology and chemical composition of products formed in mortar bar, 3 years after the mortar bar tests had been performed, were examined using scanning electron microscopy (SEM) with secondary electron imaging (SEI) and electron probe microanalysis (EPMA) with backscattered electron imaging (BSEI). The crushed stone used in this study was not identified as being reactive by ASTM C 227. However, mortar bars exceeded the limit for deleterious expansion in accelerated mortar bar test used KOH solution. The result of SEM (SEI) analysis, after the ASTM C 227 mortar bar test, confirmed that there were no reactive products and evidence of reaction between aggregate particles and cement paste. However, mortar bars exposed to alkali solution (KOH) indicated that crystallized products having rosette morphology were observed in the interior wall of pores. EPMA results of mortar bar by ASTM C 227 indicated that white dots were observed on the surface of particles and these products were identified as Al-ASR gels. It can be considered that the mortar bar by ASTM C 227 started to appear sign of alkali-silica reaction in normal condition. EPMA results of the mortar bar by ASTM C 1260 showed the gel accumulated in the pores and diffused in to the cement matrix through cracks, and gel in the pores were found to be richer in calcium compared to gel in cracks within aggregate particles. In this experimental study, damages to mortar bars due to alkali-silica reaction (ASR) were observed. Due to the increasing needs of crushed stones, it is considered that specifications and guidelines to prevent ASR in new concrete should be developed.
Lee Hyomin;Jun Ssang-Sun;Hwang Jin-Yeon;Jin Chi-Sub;Yoon Jihae;Ok Soo Seok
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.17
no.3
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pp.277-288
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2004
Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction between alkalies in cement and chemically unstable aggregates and causes expansion and cracking of concrete. In the Present study, we studied the effects of metakaolin, which is a newly introduced mineral admixture showing excellent pozzolainc reaction property, on the inhibition of ASR. We prepared mortar-bars of various replacement ratios of metakaolin and conducted alkali-silica reactivity test (ASTM C 1260), compressive strength test and flow test. We also carefully analyzed the mineralogical changes in hydrate cement paste by XRD qualitative analysis. The admixing of metakaolin caused quick pozzolanic reaction and hydration reaction that resulted in a rapid decrease in portlandite content of hydrated cement paste. The expansion by ASR was reduced effectively as metakaolin replaced cement greater than 15%. This resulted in that the amounts of available portlandite decreased to less than 10% in cement paste. It is considered that the inhibition of ASR expansion by admixing of metakaolin was resulted by the combined processes that the formation of deleterious alkali-calcium-silicate gel was inhibited and the penetration of alkali solution into concrete was retarded due to the formation of denser, more homogeneous cement paste caused by pozzolanic effect. Higher early strength (7 days) than normal concrete was developed when the replacement ratios of metakaolin were greater than 15%. And also, late strength (28 days) was far higher than normal concrete for the all the replacement ratios of metakaolin. The development patterns of mechanical strength for metakaolin admixed concretes reflect the rapid pozzolanic reaction and hydration properties of metakaolin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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