The purpose of this study was to determine the effect of expansion joint spacing (slab size) on the life cycle costs of owning Portland Cement Concrete (PCC) airfield pavements. Previous research has shown that slab size has a statistically significant impact on pavement performance. A probabilistic life cycle cost analysis was performed to determine if the effect of slab size on pavement performance would affect the total cost of ownership of PCC pavements. Data from 48 Pavement Condition Index (PCI) inspections of military and civilian airfields were used to develop probability-of-distress-by-condition curves, which were then used to develop probabilistic cost-of-repair-by-condition curves. A present worth life cycle cost analysis was then performed for various slab sizes, using construction costs, rehabilitation costs, and maintenance costs. Maintenance costs were determined by assuming a condition deterioration rate appropriate for each slab size and applying the cost-by-condition curves. The probabilistic cost-of-repair-by-condition curves indicated that smaller slabs are more expensive to repair on a unit cost basis. Life cycle cost analysis showed that larger slabs have a higher total cost of ownership than smaller slabs due to a faster rate of deterioration.
The interaction between steel tube and concrete core is the key design considerations for concrete-filled steel tube columns. In a concrete-filled steel tube (CFST) column, the steel tube provides confinement to the concrete core which permits the composite action among the steel tube and the concrete. Due to construction faults and plastic shrinkage of concrete, the debonding separation at the steel-concrete interface weakens the confinement effect, and hence affects the behaviour and bearing capacity of the composite member. This study investigates the axial loading behavior of the concrete filled circular steel tube columns with debonding separation. A three-dimensional nonlinear finite element model of CFST composite columns with introduced debonding gap was developed. The results from the finite element analysis captured successfully the experimental behaviours. The calibrated finite element models were then utilized to assess the influence of concrete strength, steel yield stress and the steel-concrete ratio on the debonding behaviour. The findings indicate a likely significant drop in the load carrying capacity with the increase of the size of the debonding gap. A design formula is proposed to reduce the load carrying capacity with the presence of debonding separation.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.35
no.6
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pp.111-119
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2019
The purpose of this study is to investigate the shear strength of reinforced concrete beam according to beam section size and shear reinforcement ratio. A total of nine specimens were tested and designed concrete compressive strength is 24 MPa. The main variables are shear reinforcement ratio and beam section size fixed with shear span to depth ratio (a/d = 2.5), the tensile reinforcement ratio (${\rho}=0.013$) and width to depth ratio (h/b = 1.5). The test specimens were divided into three series of S1 ($225{\times}338mm$), S2 ($270{\times}405mm$) and S3 ($315{\times}473mm$), respectively. The experimental results show that all specimens represent diagonal tensile failure. For $S^*-1$ specimens (d/s=0), the shear strength decreased by 33% and 46% with increasing the beam effective depth, 26% and 33% for $S^*-2$ specimens (d/s=1.5) and 16% and 20% for $S^*-3$ specimens (d/s=2.0) respectively. As the shear reinforcement ratio increases, the decrease range in shear strength decreases. In other words, this means that as the shear reinforcement ratio increases, the size effect of concrete decreases. In the S1 series, the shear strength increased by 39% and 41% as the shear reinforcement ratio increased, 54% and 76% in the S2 series and 66% and 100% in the S3 series, respectively. As the effective depth of beam increases, the increase range of shear strength increases. This means that the effect of shear reinforcement increases as the beam effective depth increases. As a result of comparing experimental values with theoretical values by standard equation and proposed equation, the ratio by Zsutty and Bazant's equation is 1.30 ~ 1.36 and the ratio by KBC1 and KBC2 is 1.55~.163, respectively. Therefore, Zsutty and Bazant's proposed equation is more likely to reflect the experimental data. The current standard for shear reinforcement ratio (i.e., $S_{max}=d/2$) is expected to be somewhat relaxed because the ratio of experimental values to theoretical values was found to be 1.01 ~ 1.44 for most specimens.
The effect of the maximum aggregate size and substitution rate of natural sand on the mechanical properties of concrete is evaluated using 15 lightweight aggregate concrete mixes. For mechanical properties of concrete, compressive strength increase with respect to age, tensile resistance, elastic modulus, rupture modulus, and stress-strain relationship were measured. The experimental data were compared with the design equations specified in ACI 318-08, EC2, and/or CEB-FIP code provisions and empirical equations proposed by Slate et al., Yang et al., and Wang et al. The test results showed that compressive strength of lightweight concrete decreased with increase in maximum aggregate size and amount of lightweight fine aggregates. The parameters to predict the compressive strength development could be empirically formulated as a function of specific gravity of coarse aggregates and substitution rate of natural sand. The measured rupture modulus and tensile strength of concrete were commonly less than the prediction values obtained from code provisions or empirical equations, which can be attributed to the tensile resistance of lightweight aggregate concrete being significantly affected by its density as well as compressive strength.
Recently, surface finishing and protection materials were developed to restore performance of the deteriorated concrete and inhibiting corrosion of the reinforcing-bar. For this purpose, surface protection agent as well as coatings are used. Coatings have the advantage of low Permeability of $CO_2,\;SO_2$ and water. However, for coatings such as epoxy, urethane and acryl, long-term adhesive strength is reduced and the formed membrane of those is blistered by various causes. Also when organic coatings are applied to the wet surface of concrete, those have a problem with adhesion. On the other hand, surface protection agent penetrates into pore structure in concrete through capillary and cm make a dense micro structure in concrete as a result of filling effect. Furthermore, the chemical reaction between silicate from surface protection agent and cement hydrates can also make a additional hydration product which is ideally compatible with concrete body. The aim of this study is to examine the effect of penetrative surface protection agent(SPA) by evaluating several concrete durability characteristics. The results show that the concrete penetrated surface protection agent exhibited higher durability characteristics for instance, carbonation velocity coefficient, resistance to chemical attack and chloride ion penetration than the plain concrete. These results due to formation of a discontinuous macro-pore system which inhibits deterioration factors of concrete by changed the pore structure(porosity and pore size distributions) of the concrete penetrated surface protection agent.
Kim, Gab-Joong;Han, Hyun-Geun;Seo, Dong-Seok;Lee, Jong-Kook
Korean Journal of Materials Research
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v.20
no.1
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pp.1-6
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2010
Geopolymer materials are attractive as inorganic binders due to their superior mechanical and eco-friendly properties. In the current study, geopolymer-based cement was prepared using aluminosilicate minerals from fly-ash with KOH as an alkaline-activator and $Na_2SiO_3$ as liquid glass. Then, calcium carbonate powder from a clam shell was mixed with the geopolymer and the mixture was coated on a concrete surface to provide points of attachment for environmental organisms to grow on the geopolymers. We investigated the effect of the shell powder grain size on the microstructure and bonding property of the geopolymers. A homogeneous geopolymer layer coated well on the concrete surface via aluminosilicate bonding, but the adhesiveness of the shell powder on the geopolymer cement was dependent on the grain size of the shell powder. Superior adhesive characteristics were shown in the shell powder of large grain size due to the deep penetration into the geopolymer by their large weight. This kind of coating can be applied to the adhesiveness of eco-materials on the surface of seaside or riverside blocks.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Moradizadeh, Masih
Computers and Concrete
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v.22
no.4
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pp.373-381
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2018
Hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test was modelled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked disc. The pre-existing edge cracks in the disc models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modelled samples. The effect of particle size on the hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test were considered too. The results shows that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In this research, it is tried to improve the understanding of the crack propagation and crack coalescence phenomena in brittle materials which is of paramount importance in the stability analyses of rock and concrete structures, such as the underground openings, rock slopes and tunnel construction.
A compression lap splice can be calculated longer than a tension lap splice in high strength concrete according to current design codes. Including effects of transverse reinforcement, a compression splice becomes much longer than a tension splice. Effects of transverse reinforcement and bar size on strength and behavior of compression lap splice, which always exist in actual structures, have been investigated through experimental study of column tests with concrete strength of 40 and 60 MPa. The results of the tests with bar diameters of 22 and 29 mm show that there is no size effect of bar diameter on compression lap splice. Bond strength of small bar diameter may increase. However, large diameters of re-bars are used in compression member and the size effect of re-bars does not have to be considered in compression lap splice. Confined specimens have twice of calculated strengths by current design codes. New design equations for the compression lap splice including the effects of transverse reinforcement are required for practical purpose of ultra-high strength concrete. End bearing is enhanced by transverse reinforcement placed at ends of splice not by transverse reinforcement within splice length. As more transverse reinforcement are placed, the stresses developed by bond linearly increase. The transverse reinforcements at ends of splice a little improve the strength by bond. Because the stresses developed by bond in compression splice with transverse reinforcement are nearly identical to or less than those in tension splice with same transverse reinforcement, strength increment of compression splice is attributed to end bearing only.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.9
no.3
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pp.253-259
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2021
Plastic wastes generated from household waste are separated by mixed discharge with foreign substances, and recycling is relatively low. In this study, the effect of the ratio and content of mixed plastic waste coarse aggregate(MPWCA)s and mixed plastic waste fine aggregate(MPWFA)s filled with blast furnace slag fine powder on the slump and compressive strength of concrete was evaluated experimentally. The MPWCAs were found to have a similar fineness modulus, but have a single particle size distribution with a smaller particle size compared to coarse aggregates. However, the MPWFAs were found to have a single particle size distribution with a larger fineness modulus and particle size compared to fine aggregates. Meanwhile, the effect of improving the density and filling pores by the blast furnace slag fine power was found to be greater in the MPWFA compared to the MPWCA. As the amount of the mixed plastic waste aggregate(MPWA)s increased, the slump and compressive strength of concrete decreased. In particular, the lower the slump and compressive strength of concrete was found to decrease the greater the amount of MPWFA than MPWCA when the amount of MPWA was the same. This is because of the entrapped air and voids formed under the angular- and ROD-shaped aggregates among the MPWFAs. On the other hand, the addition of the admixture and the increase in the unit amount of cement were found to be effective in improving the compressive strength of the concrete with MPWAs.
This study is to find out if it can be recycled for making better concrete. Therefore, waste paper as of newspaper and newspaper are added into concrete to see if waste paper-mixing concrete can have any particular characteristic. The test result of paper concrete was compared and analyzed through four kinds of tests such as compressive strength as of a fundamental one of concrete resistant capacity against heat. $200^{\circ}C,\;400^{\circ}C\;and\;600^{\circ}C$ heated concrete were compressively tested in order to find out concrete strength resistant to high temperature. heat capacity was also tested, based on the expectancy of its low conductivity. finally flexural strength test using four reinforced concrete beams with size of $20cm{\times}30cm{\times}160cm$ was made. And concrete property exposed to the temperature showed that there are almost not effect for the strength up to $400^{\circ}C$, but it was decreased down to 50% of the original condition. volume of paper mixed with concrete without relation to paper kinds of new and waste one.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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