Complex and intricate preparation techniques, the imperative for utmost precision and sensitivity in instrumentation, premature sample failure, and fragile specimens collectively contribute to the arduous task of measuring the fracture toughness of concrete in the laboratory. The objective of this research is to introduce and refine an equation based on the gene expression programming (GEP) method to calculate the fracture toughness of reinforced concrete, thereby minimizing the need for costly and time-consuming laboratory experiments. To accomplish this, various types of reinforced concrete, each incorporating distinct ratios of fibers and additives, were subjected to diverse loading angles relative to the initial crack (α) in order to ascertain the effective fracture toughness (Keff) of 660 samples utilizing the central straight notched Brazilian disc (CSNBD) test. Within the datasets, six pivotal input factors influencing the Keff of concrete, namely sample type (ST), diameter (D), thickness (t), length (L), force (F), and α, were taken into account. The ST and α parameters represent crucial inputs in the model presented in this study, marking the first instance that their influence has been examined via the CSNBD test. Of the 660 datasets, 460 were utilized for training purposes, while 100 each were allotted for testing and validation of the model. The GEP model was fine-tuned based on the training datasets, and its efficacy was evaluated using the separate test and validation datasets. In subsequent stages, the GEP model was optimized, yielding the most robust models. Ultimately, an equation was derived by averaging the most exemplary models, providing a means to predict the Keff parameter. This averaged equation exhibited exceptional proficiency in predicting the Keff of concrete. The significance of this work lies in the possibility of obtaining the Keff parameter without investing copious amounts of time and resources into the CSNBD test, simply by inputting the relevant parameters into the equation derived for diverse samples of reinforced concrete subject to varied loading angles.
This paper investigates experimentally the effect of combined addition of expansive additive and shrinkage reducing agent(SRA) on setting time, compressive strength and drying shrinkage of concrete. An increase of EA and SRA content leads to a reduction in flowability, which causes the increase of superplasticizer dosage, while air content increases. For setting time, in spite of increased superplasticizer dosage, with the increase of EA and SRA, setting time shortens. This is due to the presence of alkali ion by SRA and the faster formation of ettringite. At dosage of 5.0% of EA, concrete has the highest compressive strength and above that dosage, compressive strength decreased. On the contrary, the increase of SRA dosage results in a decrease in compressive strength. Combined addition of EA of 5.0% and SRA of 1.0% shows a comparable strength with control concrete. For drying shrinkage, as expected, the increase of EA and SRA dosage leads to reduction of drying shrinkage markedly. Moreover, combined addition of EA and SRA has better drying shrinkage reduction effect than individual use of EA and SRA by as much as $5{\sim}16%$. Optimal combination of EA and SRA is fixed at 5.0% of EA and 0.5% of SRA based on the consideration of the effect of EA and SRA on fresh state, compressive strength and shrinkage of concrete.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
/
v.11
no.1
/
pp.89-96
/
2023
In this paper, a ferrosilicon by-product was evaluated to confirm the feasibility of recycling it as supplementary cementitious material of ordinary Portland cement in concrete. Three different levels of replacement ratio (10 %, 20 % and 30 % of total binder) were applied to find which is the most beneficial to be used as a binder. Ferrosilicon concrete was initially assessed at setting time and compressive strength. Durability was evaluated by the resistance to chloride penetration test(RCPT) and alkali-silica reaction(ASR) with a comparison to silica fume concrete due to their similarity in chemical composition. The porosimetry and X-ray diffraction analysis along with energy dispersive X-ray spectroscopy give information on the microstructural characteristics of the ferrosilicon concrete. It was found that 10 % ferrosilicon concrete has higher strength while 20 %, 30 % have lower strength than OPC concrete. However, chemical resistance to chloride attack is higher when replacement is increased. Compared to silica fume, the durability of ferrosilicon might be less efficient however, it is obviously beneficial than OPC. High SiO2 content in ferrosilicon results in producing more C-S-H gel which could make denser pore structure. Most of the risk of alkali silica reaction to silicate binders through length change tests was less than 0.2 %, and both mortar using ferrosilicon and silica fume showed better resistance to alkali silica reaction as the substitution rate increased.Reuse of industrial waste rather than producing highly refined additives might reduce environmental load during manufacture and save costs.
This paper describes laboratory tests carried out to evaluate the influence of class F fly ash (FA) on fracture toughness of plain concretes, specified at the third model fracture. Composites with the additives of: 0%, 20% and 30% siliceous FA were analysed. Fracture toughness tests were performed on axial torsional machine MTS 809 Axial/Torsional Test System, using the cylindrical specimens with dimensions of 150/300 mm, having an initial circumferential notch made in the half-height of cylinders. The studies examined effect of FA additive on the critical stress intensity factor $K_{IIIc}$. In order to determine the fracture toughness $K_{IIIc}$ a special device was manufactured.The analysis of the results revealed that a 20% FA additive causes increase in $K_{IIIc}$, while a 30% FA additive causes decrease in fracture toughness. Furthermore, it was observed that the results obtained during fracture toughness tests are convergent with the values of the compression strength tests.
Ongoing efforts for improved fracture toughness of engineered cementitious materials address the inherent brittleness of the binding matrix at several different levels of the material's geometric scale through the addition of various types of reinforcing fibers. Crack control is required for crack widths that cover the entire range of the grain size spectrum of the material, and this dictates the requirement of hybrid mixes combining fibers of different size (nano, micro, macro). Use of Carbon Nano-Tubes (CNT) and Carbon Nano-Fibers (CNFs) as additives is meant to extend the crack-control function down to the nanoscale where cracking is believed to initiate. In this paper the implications of enhanced toughness thus attained at the material nanostructure are explored, with reference to the global smeared constitutive properties of the material, through consistent interpretation of the reported experimental evidence regarding the behavior of engineered cementitious products to direct and indirect tension.
Kim, Jeong-Tae;Choi, Woo-Hyuk;Chung, Chul-Woo;Lee, Jae-Yong
Journal of the Korea Institute of Building Construction
/
v.16
no.2
/
pp.117-123
/
2016
Glass wool is a material that has been used as a heat insulator in various fields including construction industry. Since it is a nonflammable material, it does not generate toxic gases on fire, and thus public agencies recommend using glass wool as a heat insulator instead of other organic materials. However, repeated drying and wetting cycles can deteriorate thermal property of glass wool due to the shrinkage and reduction in pore size. For this reason, it needs to be replaced periodically, and waste materials are generated. This research aims to utilize waste glass wool as additives for increasing mechanical properties of concrete. According to the experimental results, it was found that glass wool has weak pozzolanic activity, and beneficial effect on both compressive and flexural strength. The optimum amount found in this experimental work was 0.5% volumetric addition to the concrete.
Accelerators are used to speed up the construction by accelerating the setting time which helps in early removal of formwork thus leading to faster construction rate. Admixtures are used in mortar and concrete during or after mixing to improve certain properties of material which cannot be achieved in conventional cement mortar and concrete. The various industrial by products make nuisance and are hazardous to ecosystem as well. These wastes can be used in the construction industries to reduce the consumption of cement/aggregates, cost; and save the energy and environment by utilising waste and eliminate their disposal problem as well. The effect of calcium nitrate and triethanolamine (TEA) as accelerators and marble powder (MP) as waste material on the various properties of cement paste and mortar has been studied in the present work. The replacement ratio of MP was 0-10% @ 2.5% by weight of cement. The addition of calcium nitrate was 0% and 1%; and variation of addition of TEA was 0-0.1@ 0.025% and 0.1-1.0@ 0.1% by weight of cement. On the basis of setting time, some mix proportions were selected and further investigated. Setting time and soundness of cement paste; compressive strength and microstructure of mortar mix of selected mix proportions were studied experimentally at 3, 7 and 28 days aging. Results showed that use of MP, calcium nitrate, TEA and their combination reduced setting time of cement paste for all the mixes. Addition of calcium nitrate increased the compressive strength at all curing ages while MP and TEA decreased the compressive strength. The mechanism of additives was discussed through scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis of the specimens.
Ghiyas, Seyed Mohsen Roshan;Bagheripour, Mohammad Hosein
Geomechanics and Engineering
/
v.20
no.3
/
pp.207-220
/
2020
Clay soils have a big potential to become contaminated with the oil derivatives because they cover a vast area of the earth. The oil derivatives diffusion in the soil lead to soil contamination and changes the physical and mechanical properties of the soil specially clay soils. Soil stabilization by using new material is very important for geotechnical engineers in order to improve the engineering properties of the soil. The main subjects of this research are a- to investigate the effect of the cement and epoxy resin mixtures on the stabilization and on the mechanical parameters as well as the microstructural properties of clay soils contaminated with gasoline and kerosene, b- study on the phenomenon of clay concrete development. Practical engineering indexes such as Unconfined Compressive Strength (UCS), elastic modulus, toughness, elastic and plastic strains are all obtained during the course of experiments and are used to determine the optimum amount of additives (cement and epoxy resin) to reach a practical stabilization method. Microstructural tests were also conducted on the specimens to study the changes in the nature and texture of the soil. Results obtained indicated that by adding epoxy resin to the contaminated soil specimens, the strength and deformational properties are increased from 100 to 1500 times as that of original soils. Further, the UCS of some stabilized specimens reached 40 MPa which exceeded the strength of normal concrete. It is interesting to note that, in contrast to the normal concrete, the strength and deformational properties of such stabilized specimens (including UCS, toughness and strain at failure) are simultaneously increased which further indicate on suitability and applicability of the current stabilization method. It was also observed that increasing cement additive to the soil has negligible effect on the contaminated soils stabilized by epoxy resin. In addition, the epoxy resin showed a very good and satisfactory workability for the weakest and the most sensitive soils contaminated with oil derivatives.
Mohammadfarid Alvansazyazdi;Jorge Figueroa;Alex Paucar;Gilson Robles;Majid Khorami;Pablo M. Bonilla-Valladares;Alexis Debut;Mahdi Feizbahr
Advances in concrete construction
/
v.17
no.3
/
pp.135-150
/
2024
Nano-silica's growing use in construction, known for enhancing strength and durability by reducing porosity, drives this research's significance, especially considering Ecuador's reliance on cement in construction. A comprehensive comparative study on mortars made with General Use cement and aggregates from Pifo and San Antonio quarries has been studied. It explores the impact of incorporating nano-silica in varying proportions (0.75%, 1.00%, 1.25%) on mortar properties, contrasting them with conventional and prefabricated mortars. laboratory Testing is conducted according to standards to assess both fresh and hardened state properties, and microscopic analysis reveals the optimal nano-silica proportion's effects on mortar characteristics. Results shows that Incorporating 0.75% nano-silica resulted in a 61% increase in compressive strength at 7 days and. For a nanosilica content of 1.25%, a 14% increase in compressive strength was observed at 28 days in relation to the conventional mortar and the permeability of the mortar decreased by 30% when adding 0.75% nanosilica. It discusses economic viability and provides insights through SEM and EDS analyses. Overall, it underscores nano-silica's potential to enhance mortar properties and its relevance in creating more efficient and durable construction materials.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
/
v.8
no.3
/
pp.273-287
/
2006
This study investigates the failure mechanism and load-carrying capacity of a single-shell lining which has no disturbance in transfer of shear force, with respect to a conventional double-shell lining which has separation between layers of shotcrete lining and secondary concrete lining by water-proof membrane. In order to evaluate the capacity, a 2-D numerical investigation is preliminarily carried out and then real-scale loading tests with tunnel lining section specimens are performed on the condition given by the numerical investigation. In the test, a concentrated load is applied for considering a released ground load or rock wedge load. Through this study, it appears that the single-shell lining takes the load-bearing capacity 20% higher than in case of the double-shell lining. In addition, a possibility of a composite single-shell shotcrete layer composed by multiple bonded layers partly involving different contents of high-capacity additives is shown thereby leading to use of less amount of the high-capacity additives on the condition of taking a similar load-bearing capacity.
이메일무단수집거부
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.