Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.18-21
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2004
This paper discusses how steel cord and PVA hybrid fibers enhance the performance of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPRFCC) in terms of elastic limit, strain hardening response and post peak of the composites. The effect of microfiber(PVA) blending ratio is presented. For this purpose flexure, direct tension and split tension tests were conducted. It was found that HFRCC specimen shows multiple cracking in the area subjected to the greatest bending tensile stress. Uniaxial tensile test confirms the range of tensile strain capacity from 0.5 to $1.5\%$ when hybrid fiber is used. The cyclic loading test results identified a unique unloading and reloading response for this ductile composite. Cyclic loading in tension appears not to affect the tensile response of the material if the uniaxial compressive strength during loading is not exceeded.
Kim, Young-Woo;Min, Kyung-Hwan;Yang, Jun-Mo;Yoon, Young-Soo
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.11a
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pp.753-756
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2008
HPFRCC (High-Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites), which is relatively more ductile and has the characteristic of high toughness with high fiber volume fractions, can be used in structures subjected to extreme loads and exposed to durability problems. In the case of using PVA(polyvinyl alcohol) fibers, it is noted by former studies that around 2% fiber volume fractions contributes to the most effective performance at HPFRCC. In this study, therefore, compressive and flexural tests were implemented to evaluate the compressive and flexural capacities of HPFRCC while the total fiber volume fractions was fixed at 2% and two different PVA fibers were used with variable fiber volume fractions to control the micro-crack and macro-crack with short and long fibers, respectively. Moreover, specimens reinforced with steel and PVA fiber simultaneously were also tested to estimate their behavior and finally find out the optimized mixture. In the result of these experiments, the specimen consists of 1.6% short fibers (REC 15) and 0.4% long fiber (RF4000) outperformed other specimens. When a little steel fibers added to the mixture with 2% PVA fibers, the flexural capacity was increased, however, when high steel fiber volume fractions applied, the flexural capacity was decreased.
Ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) is a form of cement-based material that has a compressive strength above 150 MPa, excellent ductility, and superior durability. This composite material demonstrates innovation and has the potential to serve as a viable substitute for concrete constructions that are subjected to harsh environmental conditions. Over many decades, extensive research and progressive efforts have introduced several commercial UHPFRC compositions globally. These compositions have been specifically designed to cater to an increasing variety of applications and meet the rising need for building materials of superior quality. However, the effective manufacturing of UHPFRC relies on the composition of its materials, especially the inclusion of fiber content and the proportions in the mixture, resulting in a more compact and comparatively uniform packing of particles. UHPFRC has notable benefits in comparison to conventional concrete, yet its use is constrained by the dearth of design codes and the prohibitive expenses associated with its implementation. The study demonstrates that UHPFRC presents a viable, long-lasting option for improving sustainable construction. This is attributed to its outstanding strength properties and superior durability in resisting water and chloride ion permeability, freeze-thaw cycles, and carbonation. The analysis found that a rheology-based mixture design technique may be employed in the production of UHPFRC to provide enough flowability. The study also revealed that the use of deformed steel fibers has shown enhanced mechanical qualities in comparison to straight steel fibers. However, obstacles such as higher initial costs, the requirement for highly specialized personnel, and the absence of comprehensive literature on global UHPFRC standards that establish minimum strength criteria and testing requirements can hinder the widespread implication of UHPFRC. Finally, this review attempts to deepen our foundational conception of UHPFRC, encourages additional study and applications, and recommends an in-depth investigation of the mechanical and durability properties of UHPFRC to maximize its practicality.
Kang Su Tae;Park Jung Jun;Kim Sung Wook;Han Sang Muk;Jeon Sang Eun;Lee Jang Hwa
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.11a
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pp.57-60
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2004
Recently, Many researchers are interested in ultra-high performance cementitious compostie characterized by high strength and high durability and trying to apply for structural members. In this paper, twelves fiber-reinforced UHPCC with high compressive strength over 150MPa I shaped beam without stirrups were tested under various conditicns to investigate the mechanical behavior of UHPCC I shaped beam without stirrups. Variables considered in this study includes steel fiber volume fraction, reinforcememt steel ratio, and shear spar ratio.
This paper presents investigation into the behavior of beam-column joints, with the joint region concrete being replaced by steel fiber reinforced concrete (SFRC) and by ultra-high performance concrete (UHPC). A total of ten beam-column joint specimens (BCJ) were tested experimentally to failure under monotonic and cyclic loading, with the beam section being subjected to flexural loading and the column to combined flexural and axial loading. The joint region essentially transferred shear and axial stresses as received from the column. Steel fiber reinforced concrete (SFRC) and ultra-high performance concrete (UHPC) were used as an innovative construction and/or strengthening scheme for some of the BCJ specimens. The reinforced concrete specimens were reinforced with longitudinal steel rebar, 18 mm, and some specimens were reinforced with an additional two ties in the joint region. The results showed that using SFRC and UHPC as a replacement concrete for the BCJ improved the joint shear strength and the load carrying capacity of the hybrid specimens. The mode of failure was also converted from a non-desirable joint shear failure to a preferred beam flexural failure. The effect of the ties in the SFRC and UHPC joint regions could not be observed due to the beam flexural failure. Several models were used in estimating the joint shear strength for different BCJ specimens. The results showed that the existing models yielded wide-ranging values. A new concept to take into account the influence of column axial load on the shear strength of beam-column joints is also presented, which demonstrates that the recommended values for concrete tensile strength for determination of joint shear strength need to be amended for joints subject to moderate to high axial loads. Furthermore, finite element model (FEM) simulation to predict the behaviour of the hybrid BCJ specimens was also carried out in an ABAQUS environment. The result of the FEM modelling showed good agreement with experimental results.
The Application of Steel Fiber Shotcrete in tunneling construction has become part of tunneling practice at least since the 1970s because of its high bending and tensile properties. Over the past 3 decades, researcher from all over the world have been significantly developing the associated technologies for improved performance of SFRS. But still it has some major drawbacks in terms of durability, damage of pumping hose, wastage due to rebound concrete, corrosion and it costs high. To overcome this situation researcher has to look for some alternative material. Therefore, this part study deals with the three types of fiber in order to find good alternative for steel fiber. Polyamide and Polypropylene fiber were used in this study with 0.6, 0.5% mixing ratio. To evaluate its fresh and harden properties air content, slump, compressive, split tensile and bending strength were measured. After comparing the results of all three types of fiber reinforced concrete with its different mixing proportion this study propose that polyamide fiber with addition ratio of 0.6 % for field use.
Bhutta, M. Aamer Rafique;Tsuruta, Ken;Ohama, Yoshihiko
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.2
no.1
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pp.35-39
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2008
This experimental study examines the applicability of polymer mortar permanent forms using a methyl methacrylate (MMA) solution of waste expanded polystyrene (EPS) to develop effective recycling processes for the EPS, referring to the flexural behavior of a polymer-impregnated mortar permanent form with almost the same performance as commercial products. An MMA solution of EPS is prepared by dissolving EPS in MMA, and unreinforced and steel fiber-reinforced polymer mortars are mixed using the EPS-MMA-based solution as a liquid resin or binder. Polymer mortar permanent forms (PMPFs) using the EPS-MMA-based polymer mortars without and with steel fiber and crimped wire cloth reinforcements and steel fiber-reinforced polymer-impregnated mortar permanent form (PIMPF) are prepared on trial, and tested for flexural behavior under four-point (third-point) loading. The EPS-MMAbased PMPFs are more ductile than the PIMPF, and have a high load-bearing capacity. Consequently, they can replace PIMPF in practical applications.
Reinforced concrete (RC) does not provide sufficient resistance against impacts and blast loads, and the brittle structure of RC fails to protect against fractures due to the lack of shock absorption. Investigations on improving its resistance against explosion and impact have been actively conducted on high-performance fiber-reinforced cementitious composites (HPFRCCs), such as fiber-reinforced concrete and ultra-high-performance concrete. For these HPFRCCs, however, tensile strength and toughness are still significantly lower compared to compressive strength due to their limited fiber volume fraction. Therefore, in this study, the tensile behavior of slurry-infiltrated fiber-reinforced cementitious composites (SIFRCCs), which can accommodate a large number of steel fibers, was analyzed under static and dynamic loading to improve the shortcomings of RC and to enhance its explosion and impact resistance. The fiber volume fractions of SIFRCCs were set to 4%, 5%, and 6%, and three strain rate levels (maximum strain rate: 250 s-1) were applied. As a result, the tensile strength exceeded 15 MPa under static load, and the dynamic tensile strength reached a maximum of 40 MPa. In addition, tensile characteristics, such as tensile strength, deformation capacity, and energy absorption capacity, were improved as the fiber volume fraction and strain rate increased.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2018.11a
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pp.161-162
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2018
In this study, it evaluate the impact resistance of UHPC by repeated impact. smooth steel fiber and polyvinyl alcohol fiber were reinforced in UHPC respectively. Overall, the impact resistance of the specimens reinforced with 0.4vol.% PVA fiber was high, and the crater diameter was small in specimens using 13mm fiber. When 19 mm steel fiber is used, the fracture depth is small due to the increase of macro crack resistance compared with other specimens. On the other hand, in the case of the fracture area, it is considered that the use of the fiber of 13 mm causes an increase in the stress dispersion effect to occur small.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.05a
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pp.118-121
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2006
The research reported here is concerned with the effects of the fiber combination condition and water/cement ratio on the mechanical properties of high performance fiber-reinforced cementitious composites(HPFRCC). An experimental investigation of the behavior of steel cords(SC) and SC and Polyethylene(PE) hybrid fiber reinforced cementitious material under compressive and tensile loading is presented. In this experimental research, the tensile and compressive strength and strain capacity of HPFRCC were selected using the cylindrical specimens. The results show that W/C ratio is a significant effect factor on the compressive and tensile performance of HPFRCC. The envelope curve concept applies to hybrid fiber-reinforced cementitious composites in tension just as it does to compressive stress-strain curve of fiber-reinforced cement composites. For practical purposes, the tensile envelope curve may be taken to be the same as the monotonic tensile stress-strain curve.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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