Nematzadeh, Mahdi;Baradaran-Nasiri, Ardalan;Hosseini, Mehdi
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.3
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pp.339-354
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2019
Reusing building materials and concrete of old buildings can be a promising strategy for sustained development. In buildings, the performance of materials under elevated temperatures is of particular interest for determining fire resistance. In this study, the effect of pozzolan and aggregate type on properties of concrete exposed to fire was investigated. In doing so, nanosilica with cement-replacement levels of 0, 2, and 4% as well as silica fume and ultrafine fly ash with cement-replacement levels of 0, 7.5, and 15% were used to study effect of pozzolan type, and recycled refractory brick (RRB) fine aggregate replacing natural fine aggregate by 0 and 100% was utilized to explore effect of aggregate type. A total of 126 cubic concrete specimens were manufactured and then investigated in terms of compressive strength, ultrasonic pulse velocity, and weight loss at $23^{\circ}C$ and immediately after exposure to 400 and $800^{\circ}C$. Results show that replacing 100% of natural fine aggregate with recycled refectory brick fine aggregate in the concretes exposed to heat was desirable, in that it led to a mean compressive strength increase of above 25% at $800^{\circ}C$. In general, among the pozzolans used here, silica fume demonstrated the best performance in terms of retaining the compressive strength of heated concretes. The higher replacement level of silica fume and ultrafine fly ash pozzolans in the mixes containing RRB fine aggregate led to a greater weight loss rate, while the higher replacement level of nanosilica reduced the weight loss rate.
High-strength concrete (HSC) generally is made with high amount of cement which may release large amount of hydration heat at early age. The hydration heat will increase the internal temperature of slab and may cause potential cracking. In this study, slab specimens with a dimension of 600 × 600 × 100 mm were cast with concrete incorporating silica fume for test. The thermistors were embedded in the slabs therein to investigate the interior temperature development. The test variables include water-to-binder ratio (0.25, 0.35, 0.40), the cement replacement ratio of silica fume (RSF; 5 %, 10 %, 15 %) and fly ash (RFA; 10 %, 20 %, 30 %). Test results show that reducing the W/B ratio of HSC will enhance the temperature of first heat peak by hydration. The increase of W/B decrease the appearance time of second heat peak, but increase the corresponding maximum temperature. Increase the RSF or decrease the RFA may decrease the appearance time of second heat peak and increase the maximum central temperature of slab. HSC slab with the range of W/B ratio of 0.25 to 0.40 may occur cracking within 4 hours after casting. Reducing W/B may lead to intensive cracking damage, such as more crack number, and larger crack width and length.
Enhancement of durability and reduction of maintenance cost of concrete, with the implementation of various approaches, has always been a matter of concern to researchers. The integration of pozzolans as a substitute for cement into the concrete is one of the most desirable technique. Silica fume (SF) and colloidal nanosilica (CS) have received a great deal of interest from researchers with their significant performance in improving the durability of concrete. The synergistic role of the micro and nano-silica particles in improving the main characteristics of cemented materials needs to be investigated. This work aims to examine the utility of partial substitution of cement by SF and CS in binary and ternary blends in the improvement of the durability characteristics linked to resistance for electrochemical corrosion using electrical resistivity and half-cell potential analysis and chloride penetration trough rapid chloride penetration test. Furthermore, the effects of this silica mixture on the compressive strength of concrete under normal and aggressive environment have also been investigated. Based on the maximum compression strength of the concrete, the optimal cement substituent ratios have been obtained as 12% SF and 1.5% CS for binary blends. The optimal CS and SF combination mixing ratios has been obtained as 1.0% and 12% respectively for ternary blends. The ternary blends with substitution of cement by optimal percentage of CS and SF exhibited decreased rate for electrochemical corrosion. The strength and durability studies were found in consistence with the microstructural analysis signifying the beneficiary role of CS and SF in upgrading the performance of concrete.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.8
no.3
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pp.251-258
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2014
The use of sustainable technologies such as supplementary cementitious materials, and/or recycled post-consumer environmental wastes is widely used in concrete industry in the last decade. This paper presents the results of a laboratory investigation of normal concrete containing sustainable technologies. Twenty one mixtures (21) were prepared with different combinations of silica fume, fly ash, olive's seed ash, and corncob ash (CCA). Fresh and hardened concrete properties were measured, as expected the inclusion of the sustainable technologies affected both fresh and hardened concrete properties. Based on the results obtained in this study and the analyses conducted, the following observations were drawn: replacing the cement by olive's seed ash or CCA has a significant effect on fresh concrete workability. Olive's seed ash increased the slump by more than 200 % compared to the control mixtures. The compressive strength of mixtures containing olive's seed ash showed by 45 and 75 % decrease compared to the control mixtures. The 28 days compressive strength of mixtures produced by CCA of 10 % replacement decreased by 41 % compared to the control mixture.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1994.10a
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pp.161-166
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1994
Production of high strength concrete requires a low water-cement ratio and this leads to the high cement content. Mineral admixture like fly ash(FA) is often cheaper than ordinary portland cement(OPC) and this factor in combination with possible improvement in workability and moderation of the heat evolution of the cement-rich mixes tends to encourage its use. The other mineral admixture that its use has been widly advocated is silica fume that increases compressive strength due to its pozzolanic reaction. The objective of this study is to assess the contribution of mineral admixtures(FA, SF) to the workability and the strength of concrete with low water-binder ratios. In this experimental study that investigates and analyzes the properties of fresh concrete, it is presented that using admixtures like flysh and silica fume as binding material increases properties of high strength flowing concrete having very low water cementitious ratios of 0.25 and 0.30.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1995.04a
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pp.84-87
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1995
Production of high strength concrete requires a low water-cement ratio and this leads to the high cement content. Mineral admixture like fly ash(FA) is often cheaper than ordinary portland cement(OPC) and this factor in combination with possible improvement in workability and moderation of the heat evolution of the cement-rich mixes tends to encourage its use. The other mineral admisture that its use has been widly advocated is silica fume that increases compressive strength due to its pozzolanic reaction. The objective of this study is to assess the contribution of mineral admixtures(FA, SF) to the workability and the strength of concrete with low water-binder ratios. In this experimental study that investigates and analyzes the properties of fresh concrete. it is presented that using admixtures like flyash and silica fume as binding material increases properties of high strength flowing concrete having very low water cementitious ratios of 0.25 and 0.30.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1990.04a
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pp.29-34
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1990
Energy cries and availability have funded extensive research and numerous conferences. So, the idea of adding slags and pozzolans such as flyash to portland cement or portland cement concrete is widely practiced because it helps to reduce cost and conserve energy, resources and the environment. Recently, Silicafume which is the industrial by-product of electric arc furnaces is also widely studied for achieving high strength concrete. It is the aim of this study to provide the fundamental data on the workability and engineering proper of high strength concrete containing flyash and silica fume comparing with plain concrete for the practical use and research data accumulation of a new technique for achieving high strength concrete.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.11a
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pp.23-26
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2003
Metakaolin is a cementitious material for producing high-strength concrete. This material is now used as substitute for silica-fume. In this paper, we studied the properties of fresh concrete such as slump-flow, air content, and the feature of strength of hardened concrete according to the substitute ratio of metakaolin, silica-fume. In the fresh concrete test, the time depend loss of slump-flow & air content is good to 10-15% substitute ratio of metakaolin. And, in the strength test, 10-15% substitute ratio of metakaolin is good for producing high-strength concrete also. But, allowing for economical efficiency, we concluded that 10% is a adequate substitute ratio for producing high performance concrete.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.15
no.6
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pp.597-605
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2015
The method of concrete mix design used in this study aims to achieve the identical specified design strength, applying different types and replacement ratio of mineral admixtures and afterwards, fire tests were conducted using the standard time-temperature curve specified in the ASTM E119 to identify the influences of the types of mineral admixtures on the fire resistance performance of high strength concrete(HSC). The least spalling was observed in the test specimen containing blast furnace slag as a partial replacement of cement, while the most significant spalling phenomena were observed in the blast furnace slag test specimen that silica-fume was added in. In particular, the reasonable volume of spalling was observed when solely replaced by silica fume. However, the influence of the cement replacement by silica fume and blast furnace slag on the increases of spalling can be explained through blocked pores by the fine particles of silica fume, leading to decreases in permeability.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.139-142
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1999
The purpose of this experimental research is to investigate the mechanical properties of ordinary strength and high strength concrete containing waste glass powder. For this purpose, after production of concrete containing waste glass powder for different unit weight of binder and placement ratio of waste glass powder, optimum mixing proportions of them was determined, and then mechanical properties such as static modulus of elasticity as well as compressive, tensile and flexural strength were tested and analyzed for concrete produced according to optimum mixing proportions. As a result, the concrete containing waste glass powder has as excellent workability and strength, it's strengths are analogus to those of silica fume, it's workability is somewhat better than that of silica fume.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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