Tayeh, Bassam A.;Hadzima-Nyarko, Marijana;Zeyad, Abdullah M.;Al-Harazin, Samer Z.
Advances in concrete construction
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제11권1호
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pp.59-71
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2021
This research aims to study the utilization of olive waste ash (OWA) in the production of concrete as a partial substitute for cement. Effects of using OWA on the physical and mechanical properties of concrete mixtures have been investigated. This is done by carrying out tests involving the addition of various percentages of OWA to cement (0%, 5%, 10% and 15%). For each percentage, tests were performed on both fresh and hardened concrete; these included slump test, unit weight test and compressive strength test after 7, 28 and 90 days. Durability tests were investigated in solutions containing 5% NaOH and MgSO4 by weight of water. In addition, resistance to high temperatures was tested by subjecting the cubes to high temperatures of up to 170℃. The results of this research indicate that a higher percentage of OWA gives a lower compressive strength and lower workability but higher performance in terms of durability against both different weather conditions and high temperatures.
In this research, the degradation rate of physical properties of the Angouran pit bedrock (calc-schist) is first investigated under the specific numbers of freeze-thaw (F-T) cycles. Then, the durability of calc-schist specimens against the F-T cycle number (N) is examined considering the mechanical parameters, and using the decay function and half-time techniques. For this purpose, point load strength (IS(50)), second durability index (Id2), Brazilian tensile strength (BTS), and compressive (VP) and shear (VS) wave velocities of calc-schist specimens are measured after 0, 7, 15, 40, and 75 N. For comparing the degradation rate of mechanical properties of available rock types on the Angouran mine walls, these tests are also carried out on the limestone and amphibolite schist specimens beside the calc-schist. According to test results, the exponential regression models are developed between the mechanical parameters of rock specimen's and N variable. Also, the long-term durability of each rock type versus N is studied using the decay function and half-time techniques. Results indicated that the degradation rate differs for the above rock types in which amphibolite schist and calc-schist specimens have the highest and least resistance against the N, respectively. The obtained results from this study can play a key role in the optimal design of the mine's final walls.
This paper conveys the effects of fly ash and silica fume incorporated in concrete at various replacement ratios on the durability properties of concretes. It is quite well known that concrete durability is as much important as strength and permeability is the key to durability. Permeability is closely associated with the voids system of concrete. Concrete, with less and disconnected voids, is assumed to be impermeable. The void system in concrete is straightly related to the mix proportions, placing, compaction, and curing procedures of concrete. Reinforced concrete structures, particularly those of subjected to water, are at the risk of various harmful agents such as chlorides and sulfate since the ingress of such agents through concrete becomes easy and accelerates as the permeability of concrete increases. Eventually, both strength and durability of concrete reduce as the time moves on, in turn; the service life of the concrete structures shortens. Mineral additives have been proven to be very effective in reducing permeability. The tests performed to accomplish the aim of the study are the rapid chloride permeability test, pressurized water depth test, capillarity test and compressive strength test. The results derived from these tests indicated that the durability properties of concretes incorporated fly ash and silica fume have improved substantially compared to that of without mineral additives regardless of the binder content used. Overall, the improvement becomes more evident as the replacement ratio of fly ash and silica fume have increased. With regard to permeability, silica fume is found to be superior to fly ash. Moreover, at least a 30% fly ash replacement and/or a replacement ratio of 5% to 10% silica fume have been found to be highly beneficial as far as sustainability is concerned, particularly for concretes subjected to chloride bearing environments.
자체-센서와 미세 작동기 응용을 위한 CNT와 ITO로 코팅된 나노복합재료의 계면접착 내구성과 전기적 특성을 평가하였다. 나노복합재료의 접착 및 계면 내구성은 반복하중 피로시험에 따른 전기저항도를 측정하여 평가하였다. CNT와 ITO의 고유 전기적 특성으로 인하여 CNT가 코팅된 PVDF 나노복합재료는 ITO가 코팅된 경우보다 다소 낮은 전기저항도를 나타내었으나, 모두 양호한 자체-감지능을 보여주었다. CNT/PVDF와 ITO/PVDF 나노복합재료 모두 계면 내구성은 양호함을 확인하였다. 정적 접촉각 시험을 통해 CNT와 ITO 그리고 PVDF간의 표면에너지, 접착일, 그리고 퍼짐계수를 평가하여 계면 내구성과 의 상호 관련성을 확인하였다. 수용액에서 CNT와 ITO로 코팅된 PVDF 시편의 최적의 작동성은 주파수와 전압을 달리하여 레이져 변위센서를 사용한 연신율 변화로 측정하였다. 작동된 두 나노복합재료들의 연신율은 주파수가 증가함에 따라 감소하며, 반면에 전압의 증가에 따라 상승하였다. 각 나노복합재료의 나노구조 및 고유의 전기적 특성으로 인하여, CNT/PVDF가 ITO/PVDF 보다 자체-감지 및 작동기로서 더 적합하다는 것을 알 수 있었다.
There is a growing interest in the use of by-product materials such as ceramics as alternative materials in construction. The aim of this study is to investigate the mechanical properties and durability of sustainable concrete containing waste ceramic powder (WCP), and to predict the results using artificial neural network (ANN). In this order, different water to binder (W/B) ratios of 0.3, 0.4, and 0.5 were considered, and in each W/B ratio, a percentage of cement (between 5-50%) was replaced with WCP. Compressive and tensile strengths, water absorption, electrical resistivity and rapid chloride permeability (RCP) of the concrete specimens having WCP were evaluated by related experimental tests. The results showed that by replacing 20% of the cement by WCP, the concrete achieves compressive and tensile strengths, more than 95% of those of the control concrete, in the long term. This percentage increases with decreasing W/B ratio. In general, by increasing the percentage of WCP replacement, all durability parameters are significantly improved. In order to validate and suggest a suitable tool for predicting the characteristics of the concrete, ANN model along with various multivariate regression methods were applied. The comparison of the proposed ANN with the regression methods indicates good accuracy of the developed ANN in predicting the mechanical properties and durability of this type of concrete. According to the results, the accuracy of ANN model for estimating the durability parameters did not significantly follow the number of hidden nodes.
The mechanical properties and durability of concrete pavements may be degraded in extreme situations, resulting in the need for partial repair or total replacement. During the past few decades, there has been a growing body of research on substituting a portion of Portland cement with alternative cementitious materials for improving concrete properties. In this study, two different configurations of powdered and granulated blast furnace slag were implemented, replacing fine aggregates (by 12 wt.%) and Portland cement (by 0, 20, 40, and 60 wt.%) in the making of roller-compacted concrete (RCC) mixes. The specimens were fabricated to investigate the mechanical properties and durability specifications, involving freeze-thaw, salt-scaling, and water absorption resistance. The experimental results indicated that the optimum mechanical properties of RCC mixes could be achieved when 20-40 wt.% of powdered slag was added to concrete mixes containing slag aggregates. Accordingly, the increases in compressive, tensile, and flexural strengths were 45, 50, and 28%, in comparison to the control specimen at the age of 90 days. Also, incorporating 60 wt.% of powdered slag gave rise to the optimum mix plan in terms of freeze-thaw resistance such that a negligible strength degradation was experienced after 300 cycles. In addition, the optimal moisture content of the proposed RCC mixtures was measured to be in the range of 5 to 6.56%. Furthermore, the partial addition of granulated slag was found to be more advantageous than using entirely natural sand in the improvement of the mechanical and durability characteristics of all mixture plans.
Focused on the material-related aspect for enhancing the durability of concrete, the present study analyzed the effect of glycol ether admixture, which is a chemical admixture that can compact the structure of concrete by entraining air inside the concrete, on the basic physical properties and durability characteristic of the concrete. In analyzing the results of experiment, we examined the basic physical properties and durability characteristic of concrete according to addition rate based on OPC and selected the optimal addition rate. In addition, with the optimal addition rate, we added glycol ether admixture to concrete, which contained fly ash used as binder and high-performance water reducing agent for reducing the unit quantity, and examined changes in the characteristics of the concrete. According to the result, the optimal addition rate of glycol ether admixture was 3% of the unit quantity of cement, and the addition of binder and chemical admixture did not have a significant effect on unhardened concrete but reduced the air content. In addition, concrete showed resistance performance of around 30% to carbonation and around 40% to drying shrinkage. In addition, as for resistance to freezing and thawing, the relative dynamic modulus of elasticity was over around 85% through atmospheric curing. These performances prove the effect.
This paper described the process of improving durability performance of the exhaust decoupler by the plasma nitriding. The properties of plasma nitriding treatment of AIS1304 stainless steel were tested using specimens before applying plasma nitriding to a mesh ring. In order to analyses the effect of plasma nitriding treatment on the mechanical properties, SEM(Scanning Electron Microscopes), roughness and hardness tester were used. Based on specimen plasma nitriding, we could find appropriate condition for application to the mesh ring of decoupler. To confirm the improved durability performance, we compared the number of cycles, which reaches to fracture, of the nitrided decoupler and that of the unnitrided decoupler by the bending cyclic test. In this test, the durability and wear resistance of the mesh ring are significantly improved by plasma nitriding treatment.
The present study is focused on the mechanical and durability properties of ternary blended cement concrete mix of different grades 30 MPa, 50 MPa and 70 MPa. Three mineral admixtures (fly ash, silica fume and lime sludge) were used as a partial replacement of cement in the preparation of blended concrete mix. The durability of ternary blended cement concrete mix was studied by exposing it to acids HCl and $H_2SO_4$ at 5% concentration. Acid mass loss factors (AMLF), acid strength loss factor (ASLF) and acid durability factor (ADF) were determined, and the results were compared with the control mix. Chloride ions penetration was investigated by conducting rapid chlorination penetration test and accelerated corrosion penetration test on control mix and ternary blended cement concrete. From the results, it was evident that the usage of these mineral admixtures is having a beneficiary role on the strength as well as durability properties. The results inferred that the utilization of these materials as a partial replacement of cement have significantly enhanced the compressive strength of blended concrete mix in 30 MPa, 50 MPa and 70 MPa by 42.95%, 32.48% and 22.79%. The blended concrete mix shown greater resistance to acid attack compared to control mix concrete. Chloride ion ingress of the blended cement concrete mix was low compared to control mix implying the beneficiary role of mineral admixtures.
Films with special properties (e.g., water-repellent films, optical films, anti-reflection films, and flexible films) are referred to as functional films. Recently, there has been interest in fine patterning methods for film fabrication. In particular there have been many studies that use a UV nanoimprint process involving a UV curing method. In this paper, a polymer film was fabricated by the UV nanoimprint process with a micro-pattern, and its durability was evaluated by a wear test and a nano-indentation test. The film mechanical properties (such as coefficient of friction, hardness, and modulus of elasticity) were measured. Moreover, the choice of PUA type resin used in the UV nanoimprint process was confirmed to impact the durability of the thin film. Despite making the polymer film samples using the same method and PUA type resin, different coefficient of friction, hardness, and modulus of elasticity values were obtained. PUA 4 resin had the most favorable coefficient of friction, hardness, and modulus of elasticity. This material is predicted to produce a high durability functional film.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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