Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.7
no.1
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pp.8-15
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2019
When RC(Reinforced Concrete) structures are exposed to harsh environment, deterioration phenomenon occurs, and the corrosion in rebar due to chloride intrusion is known as representative deterioration, so called chloride attack. In this paper, chloride resistance performance of 2 years aged concrete is evaluated considering 3 levels of water to binder ratio(0.37, 0.42, and 0.47) and 2 levels of substitution ratio of fly ash(0% and 30%). Accelerated chloride diffusion coefficient tests referred to Tang's method, total passed charge tests referred to ASTM C 1202, and compressive strength tests referred to KS F 2405 are performed. With adaptation of the previous test results and the results from this study, time-dependent chloride diffusion characteristics are analyzed for each concrete. The FA(Fly Ash) concrete has higher chloride resistance performance than OPC(Ordinary Portland Cement) concrete. According to the evaluation standard of ASTM C 1202, the FA concrete has "Moderate" grade after 49 days while OPC concrete does "Moderate" grade after 365 days. As the results of time-parameter for chloride diffusion, OPC concrete and FA concrete show the decreasing behavior of time-parameters with increasing water to binder ratio. Also, FA concrete has 1.57~2.74 times of time-parameter than OPC concrete. That's cause is thought that the time-parameter indicates the gradient of decreasing of diffusion coefficient. FA concrete has higher time-parameters than OPC concrete by pozzolanic reaction of FA.
The present study proposes a phased model to assess the lifecycle $CO_2$ amount of concrete structures. The considered system boundary is from cradle to recycling, which includes constituent material, transportation, batching and mixing in ready-mixed concrete plant, use and demolition of structure, and crushing and recycling of demolished concrete. The $CO_2$ uptake of concrete by carbonation during lifetime (40 years) of a structure and the recycling life (20 years) after demolition is estimated using a simple approach generalized to predict the carbonation depth from the surfaces of concrete element and recycled aggregates. Based on the proposed phased model, a performance evaluation table is realized to straightforwardly examine the lifecycle $CO_2$ amount of concrete structures. The proposed model demonstrates that the contribution of ordinary portland cement (OPC) to lifecycle $CO_2$ emission of the concrete structure occupies approximately 85%. Furthermore, the $CO_2$ uptake is estimated to be approximately 15~18% of the lifecycle $CO_2$ emissions of concrete structures, which corresponds to be 19~22% of the emissions from OPC production. Overall, the proposed $CO_2$ performance table is expected to be practically useful as a guideline to determine the $CO_2$ emission or uptake at each phase of concrete structures.
Recently, analysis researches on durability are focused on chloride attack and carbonation due to increased social and engineering significance. Generally, chloride penetration and carbonation occur simultaneously except for in submerged condition and chloride behavior in carbonated concrete is evaluated to be different from that in normal concrete. Furthermore, if unavoidable crack occurs in concrete, it influences not only single attack but also coupled deterioration more severely. This is a study on analysis technique with system dynamics for chloride penetration in concrete structures exposed to coupled chloride attack and carbonation through chloride diffusion, permeation, and carbonation reaction. For the purpose, a modeling for chloride behavior considering diffusion and permeation is performed through previous models for early-aged concrete such as MCHHM (multi component hydration heat model) and MPSFM (micro pore structure formation). Then model for combined deterioration is developed considering changed characteristics such as pore distribution, saturation and dissociation of bound chloride content under carbonation. The developed model is verified through comparison with previous experimental data. Additionally, simulation for combined deterioration in cracked concrete is carried out through utilizing previously developed models for chloride penetration and carbonation in cracked concrete. From the simulated results, CCTZ (chloride-carbonation transition zone) for evaluating combined deterioration is proposed. It is numerically verified that concrete with slag has better resistance to combined deterioration than concrete with OPC in sound and cracked concrete.
Six alkali-activated (AA) concrete mixes were tested to explore the significance and limitations of developing an environmental friendly concrete. Ground granulated blast-furnace slag and powder typed sodium silicate were selected as source material and an alkaline activator, respectively. The main parameter investigated was the replacement level of lightweight fine aggregate to the natural sand. Workability and mechanical properties of lightweight AA concrete were measured: the variation of slump with time, the rate of compressive strength development, the splitting tensile strength, the moduli of rupture and elasticity, the stress-strain relationship, the bond resistance and shrinkage strain. Test results showed that the compressive strength of lightweight AA concrete sharply decreased when the replacement level of lightweight fine aggregate exceeded 30%. In particular, the increase in the discontinuous grading of lightweight aggregate resulted in the deterioration of the mechanical properties of concrete tested. The measured properties of lightweight AA concrete were also compared, wherever possible, with the results obtained from the design equations specified in ACI 318-05 or EC 2, depending on the relevance, and the results predicted from the empirical equations proposed by Slate et al. for lightweight ordinary Portland cement concrete. The stress-strain curves of different concrete were compared with predictions obtained from the mathematical model proposed by Tasnimi. The measured mechanical properties of lightweight AA concrete generally showed little agreement with the predictions obtained from these equations.
Seo, Sung-Kwan;Chu, Yong-Sik;Lee, Jong-Kyu;Song, Hun;Park, Jae-Wan
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.1
no.3
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pp.219-224
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2013
In this study, the inorganic insulating material was fabricated with quartzite, ordinary portland cement(OPC), lime and anhydrous gypsum. After characteristic analysis of slurry, the optimum mixing ratio was derived with different $CaO/SiO_2$ mole ratio. Based on derived mixing ratio, the inorganic insulating material was fabricated at different water content and hydrothermal synthesis conditions. Specific gravity was $0.26g/cm^3$, compressive strength was 0.4 MPa, and thermal conductivity was 0.064 W/mK. This properties were enhanced performance of conventional ALC (Autoclaved Lightweight Concrete). And it can replace organic insulation with harmless inorganic insulation through continues research and development.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.3
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pp.285-295
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2024
This study investigated the impact of accelerated carbonation on Ordinary Portland Cement(OPC) paste that had undergone steam curing at 500℃·hr. Two carbonation environments were examined: atmospheric carbonation(1atm, 20% CO2) and pressurized carbonation(5atm, 99% CO2). Chemical analysis using X-ray diffraction(XRD) and Fourier-Transform Infrared spectroscopy(FT-IR) were conducted, along with physical characterization via scanning electron microscopy(SEM) and compressive strength testing. Results indicated that atmospheric carbonation with 20% CO2 concentration significantly densified the internal microstructure of the OPC paste, leading to enhanced compressive strength. Conversely, pressurized carbonation at 5atm with 99% CO2 concentration resulted in rapid densification of the surface structure, which hindered CO2 diffusion into the sample. This limited the extent of carbonation and prevented the improvement of physical properties.
The purpose of this study is the basic research of self-compacting concrete using Alkali-Activated Slag (AAS) binder in order to emphasize the durability of structures and facilitate casting the fresh concrete in field. The AAS binder emitted low carbon dioxide ($CO_2$) is eco friendly material of new concept because AAS products not only emit little $CO_2$ during production but also reuse the industrial by-products such as ground granulated blast-furnace slag (GGBS) of the steel mill. Until now, almost of domestic and foreign research are using Ordinary Portland Cement (OPC) for self-compacting concrete, and also, nonexistent research about AAS. The self-compacting concrete must get the performance of flowability, segregation resistance, filling and passing ability. Nine concrete mixes were prepared with the main parameter of unit amount of binder (400, 500, 600 $kg/m^3$) and 3 types of water-binder (W/B) ratio. The results of test were that fresh concretes were satisfied with flowability, segregation resistance, and filling ability of JSCE. But the passing ability was not meet the criteria of EFNARC because of higher viscosity of AAS paste than OPC. This high viscosity of AAS paste enables the manufacturing of self compacting concrete, segregation of which does not occur without the using of viscosity agent. It is necessary that the development of high fluidity AAS binders of higher strength and the study of better passing ability of AAS concrete mixes in order to use self compacting AAS concrete in field.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.2
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pp.28-36
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2019
The adhered mortars in recycled aggregate may lower the performance of the concrete, such as by reducing in strength and durability, and cracking. In the present study, the effects of nylon fiber (NF) on the mechanical and durable properties of 100% ordinary portland cement (OPC) and 50% ground granulated blast furnace slag (GGBFS) concretes incorporating recycled coarse aggregate (RA) were experimentally investigated. Concrete was produced by adding 0 and $0.6kg/m^3$ of NF and then cured in water for the predetermined period. Measurements of compressive and split tensile strength, water permeable pore and total charge passed through concrete were carried out, and the corresponding test results were compared with those of concrete incorporating crushed coarse aggregate (CA). In addition, the microstructures of 28-day concretes were observed by using SEM technique. Test results revealed that the RA concrete showed lower performance than CA concrete because of the adhered mortars in RA. However, it was obvious that the addition of NF in RA concrete was much effective in enhancing the performance of the concretes due to the bridge effect from NF. In particular, the application of NF2 (19 mm) exhibited a somewhat beneficial effect compared with concrete incorporating NF1 with respect to mechanical properties, especially for RA concrete.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.5
no.1
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pp.131-138
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2010
This research intends to analyze the basic characteristics of cements(hereinafter "CC") with affordable price and particle distribution effective as hydration heat face which are discharged at the outlet of smashing process of ordinary portland cement(hereinafter "OPC") manufacturing process such as fluidity, rigidity, temporary insulation temperature increase amount etc to review the potential of developing "CC" to 3 ingredients low heat cement that substitutes fly ash and blast furnace slag(hereinafter "BS"). As a result of experiment, fluidity tended to decrease with increase in CC substitution rate, and increase with increase in FA+BS substitution rate. Air amount tended to slightly decrease with increase in CC substitution rate, and decrease with increase in FA+BS substitution rate. Condensation characteristics were such that condensation time was delayed with increase in CC and FA+BS substitution rate. As for the temperature rising amount by temporary insulation, peak temperature decreased with increase in CC substitution rate and increase in FA+BS substitution rate in general, and thereafter, temperature tended to decrease slowly. Compressive strength decreased with increase in CC and FA+BS substitution rate, and as aging goes on, long term strength was equivalent to plain or higher. By and large, when FA+BS was substituted to CC, fluidity and air amount tended to decrease, but hydration heat face showed good reduction effects, suggesting possibility of development to 3 ingredients low heat cement.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.8
no.2
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pp.190-197
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2020
This paper evaluates the mechanical properties and durability of cement matrix blended with mineral admixtures and ferronickel slag(FNS) powder which is an industrial b y-product during ferronickel smelting process. The hydration heat, pore structure, compressive strength, length change, rapid chloride penetration test(RCPT), and freezing and thawing resistance of ternary blended cement matrix were investigated and compared with ordinary portland cement matrix. The result showed that the compressive strength of ternary blended cement matrix using ferronickel slag powder and mineral mixture was low in strength compared to the reference concrete, but recovered to a certain extent by using alkali activator. Length change of cement mortar using FNS powder have shown less shrinkage occurs than the reference specimen. In addition, irrespective of using the alkali-activators, all ternary mix are indicative of the 'very low' range for chloride ion penetrability according to the ASTM C 1202, and the freeze-thaw resistance also showed excellent results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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