The main purpose of this study includes investigation of the rheological properties of fresh self consolidating cement paste containing chemical and mineral additives using Artificial Neural Network (ANN) model. In order to develop the model, 200 different mixes are cast in the laboratory as a part of an extensive experimental research program. The data used in the ANN model are arranged in a format of fourteen input parameters covering water-binder ratio, four different mineral additives (calcium carbonate, metakaolin, silica fume, and limestone), five different superplasticizers based on the poly carboxylate and naphthalene and four different Viscosity Modified Admixtures (VMAs). Two common output parameters including the mini slump value and flow cone time are chosen for measuring the rheological properties of fresh self consolidating cement paste. Having validated the model, the influence of effective parameters on the rheological properties of fresh self consolidating cement paste is investigated based on the ANN model outputs. The output results of the model are then compared with the results of previous studies performed by other researchers. Ultimately, the analysis of the model outputs determines the optimal percentage of additives which has a strong influence on the rheological properties of fresh self consolidating cement paste. The proposed ANN model shows that metakaolin and silica fume affect the rheological properties in the same manner. In addition, for providing the suitable rheological properties, the ANN model introduces the optimal percentage of metakaolin, silica fume, calcium carbonate and limestone as 15, 15, 20 and 20% by cement weight, respectively.
Kim, Won-Ki;Soh, Jeong-Soeb;Kim, Hoon-Sang;Kim, Hong-Joo;Lee, Won-Jun;Shin, Jin-Ho
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.44
no.9
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pp.529-535
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2007
Calcium oxide has been used as a demolition agent in fracturing rocks and old concrete structures, etc. With the agent, demolition work can be done in safety without a noise, vibration and any other pollution, since high expansive pressure is obtained gradually by only mixing the agents with water and pouring the slurry into boreholes. But application of the non-explosive demolition agent is a time-consuming job, especially in winter. Essentially, this problem is related to the reaction rate of calcium oxide with water. This study examines the influence of additives such as cement and anhydrite on expansion pressure of calcium oxide at different curing temperatures. The expansion pressure of calcium oxide began to increase steadily with the rise of the curing temperature. When mixing calcium oxide alone with water, blown-out shot occurred. But as additives were added to calcium oxide, the reaction of calcium oxide delayed and the expansion pressure showed gradual increment. Especially, anhydrite showed a superior delaying effect than cement on the reaction of calcium oxide.
As a part of the movement of natural resources conservation, there have been doing many recycling research works for obsolete aged tire, wasted plastic materials, etc. The purpose of this experimental study is to develop glass concrete by recycling wasted glasses as a cementitious constituent in concrete. First of all, the optimum replacement ratio of powdered waste glasses(PWG) can be determined through pilot compressive strength test on normal and high strength concrete cylinders, which have been made in various mix proportions by changing the replacement ratio of PWG. Then, further tests have been done to figure out mechanical properties of most desirable glass concrete with optimum replacement ratio of PWG, such as static modulus of elasticity, compressive and tensile strengths, flexural strength. On the other hand, the alkali-silica reactions by the mortar-bar method(KS F 2546) have been experimentally doing in various grain sizes of PWG, since the alkali in the cement has a tendency to react with the silica in the PWG. In can be confirmed from the test that glass concrete can have better workability than concrete with silica fume, and they are alike in compressive strength. It is concluded that wasted glasses can be used as pratical additives for economic and environmentally friendly concrete.
Ibrahim Albaijan;Hanan Samadi;Arsalan Mahmoodzadeh;Hawkar Hashim Ibrahim;Nejib Ghazouani
Computers and Concrete
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v.34
no.2
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pp.247-265
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2024
Measuring the fracture toughness of concrete in laboratory settings is challenging due to various factors, such as complex sample preparation procedures, the requirement for precise instruments, potential sample failure, and the brittleness of the samples. Therefore, there is an urgent need to develop innovative and more effective tools to overcome these limitations. Supervised learning methods offer promising solutions. This study introduces seven machine learning algorithms for predicting concrete's effective fracture toughness (K-eff). The models were trained using 560 datasets obtained from the central straight notched Brazilian disc (CSNBD) test. The concrete samples used in the experiments contained micro silica and powdered stone, which are commonly used additives in the construction industry. The study considered six input parameters that affect concrete's K-eff, including concrete type, sample diameter, sample thickness, crack length, force, and angle of initial crack. All the algorithms demonstrated high accuracy on both the training and testing datasets, with R2 values ranging from 0.9456 to 0.9999 and root mean squared error (RMSE) values ranging from 0.000004 to 0.009287. After evaluating their performance, the gated recurrent unit (GRU) algorithm showed the highest predictive accuracy. The ranking of the applied models, from highest to lowest performance in predicting the K-eff of concrete, was as follows: GRU, LSTM, RNN, SFL, ELM, LSSVM, and GEP. In conclusion, it is recommended to use supervised learning models, specifically GRU, for precise estimation of concrete's K-eff. This approach allows engineers to save significant time and costs associated with the CSNBD test. This research contributes to the field by introducing a reliable tool for accurately predicting the K-eff of concrete, enabling efficient decision-making in various engineering applications.
This study was carried out to develop a procedural method to produce high strength polymer concrete using unsaturated polyt.ster resin and to examine its mechanical properties. Various mechanical properties were analyzed with respect to materials and additives. A method to produce high strength polymer concrete was successfully developed. Comperssive strength of $1,291~1,445 kg/cm^2$, splitting tensile strength of $106~145 kg/cm^2$ and flexural strength of $182~235 kg/cm^2$, at age of 7days wer-e achieved from the cylinderical ;md beam specimen prepared with the method. Modulus of elasticity. Poisson's rntio and the ultirnate corn pressive strain of cylinderical specimen were $2.8~3.8{\times}10^5\;kg/cm^2$. 0.21~0.32, and 0.005~0. 0065, respectively. Modulus of elasticity of the polymer concrete was smaller than that of hlgh strength cement concrete while the maximum compressive strain was very larger than that of high strength cement concrete.
Kim, Song-Ho;Kang, Suk-Hwa;Song, Yong-Soon;Kim, Kang-Min
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.389-392
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2008
Ultra-high strength concrete becomes one of the main research areas because recently concrete structure is larger. The quality of aggregate (ultra-high strength and uniformity) as well as chemical admixture and mineral additives is a key factor for ultra-high strength concrete development. However, natural aggregate including crushed aggregate is inappropriate for ultra-high strength concrete because ultra-high strength quality cannot be maintained uniformly over whole natural aggregate lot. In this study ceramic aggregate was applied for ultra-high strength concrete in order to assure uniform quality of ultra-high strength aggregate. Ultra-high strength concrete was achieved by applying coated ultra-high strength ceramic aggregate to enhance the bonding strength between aggregate and cement paste. Also for actual application light weight ceramic aggregate(density 2.2 $g/cm^3$) with zero water absorption was tested.
Due to the superior properties of nanoparticles, using them has been increased in concrete production technology. In this study, the effect of zinc oxide (ZnO) nanoparticles on the mechanical and smart properties of concrete was studied. At the first, the ZnO nanoparticles are dispersed in water using shaker, magnetic stirrer and ultrasonic devices. The nanoparticles with 3.5, 0.25, 0.75, and 1.0 volume percent are added to the concrete mixture and replaced by the appropriate amount of cement to compare with the control sample without any additives. In order to study the mechanical and smart properties of the concrete, the cubic samples for determining the compressive strength and cylindrical samples for determining tensile strength with different amounts of ZnO nanoparticles are produced and tested. The most important finding of this paper is about the smartness of the concrete due to the piezoelectric properties of the ZnO nanoparticles. In other words, the concrete in this study can produce the voltage when subjected to mechanical load and vice versa it can induce the mechanical displacement when subjected to external voltage. The experimental results show that the best volume percent for ZnO nanoparticles in 28-day samples is 0.5%. In other words, adding 0.5% ZnO nanoparticles to the concrete instead of cement leads to increases of 18.70% and 3.77% in the compressive and tensile strengths, respectively. In addition, it shows the best direct and reverse piezoelectric properties. It is also worth to mention that adding 3.5% zinc oxide nanoparticles, the setting of cement is stopped in the concrete mixture.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.828-833
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2003
In this paper, a study on fracture characteristics of chemically prestressed mortar with addition of expansive additives was carried out. Uni-axial tension tests with reinforced mortar specimen restrained by embedded reinforcing bar and three point bending tests with notched steel fiber reinforced beams were carried out to verify the characteristics of the cracking behavior, the tension stiffening effect due to bond between rebar and mortar, and fracture characteristic. Tension stiffening curve for the chemically prestressed mortar was obtained from uni-axial tension test. And increased fracture energy due to the chemical prestress was also obtained from bending test and tension softening curve for chemically prestressed mortar was also obtained.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.10b
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pp.1199-1204
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2000
This study concerns the cement-solidification/stabilization of the municipal waste incineration fly-ash. Compressive strength and leaching test of heavy metals were evaluated for varying types and ratios of cements and the effects of some additives of Hauyne clinker and slag were also discussed. In the cases of using cement binders more than 10%, the compressive strength after 3 days showed the values over $20kgf/cm^2$. Type III cement and Hauyne clinker improved the compressive strength, especially early strength. And the values of leaching test showed that cement-solidification is effective method to stabilize heavy metals especialy when using type III cement and adding Hauyne clinker and slag,.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.10
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pp.386-392
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2020
The self-weight of the 3D printing concrete increases with increasing printing height. Therefore, the lower layer must be hardened within a suitable time to secure continuous printing performance. In particular, the hardening speed of concrete is slow in the winter season when the temperature was low. Hence, the early strength of 3D printing concrete requires improvement. In domestic and international literature, cases of increasing the early strength of concrete using inorganic chemical additives, such as amine-based, nitrate-based, sodium-based, and calcium-based, have been reported. In this study, early strength improvement-type additive samples (amine-based, nitrate-based, sodium-based) were prepared, and their performance was evaluated. When using a nitrate-based additive, the early strength was increased significantly in a 10 ℃ environment. In addition, it was possible to secure a higher early strength than the existing 3D printing concrete mixed at 20 ℃.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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