Microstructural Investigation of Heat-Treated Ultra-High Performance Concrete for Optimum Production

Kang, Sung-Hoon; Lee, Jihyung; Hong, Seong Hyeon; Moon, Juhyuk

doi:10.3390/ma10091106

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“…The mechanical properties of HPEPC were written on the seventh day according to Table 3. The compressive strength after the 90°C heat treatment for 48 h can be regarded as a result of fully hydration reaction (Fehling et al 2014), and the compressive strength after the heat treatment tends to maintain their strength regardless additional curing duration (Kang et al 2017). For the same density and 40% EPS bulk ratio, the compressive strength of HPEPC was approximately eight times higher than that of EPS mortar.…”

Section: Mechanical and Thermal Properties Of Component Materials 32mentioning

confidence: 79%

Structural Behavior of Durable Composite Sandwich Panels with High Performance Expanded Polystyrene Concrete

Lee

Kang

et al. 2018

Int J Concr Struct Mater

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Sandwich panels comprising prefabricated ultra-high performance concrete (UHPC) composites can be used as ecofriendly and multi-functional structural elements. To improve the structural and thermal performance of composite sandwich panels, combinations of UHPC and expanded polystyrene (EPS) beads were investigated. High-performance expanded polystyrene concrete (HPEPC) was tested with various EPS bulk ratios to determine the suitability of the mechanical properties for use as a high-strength lightweight aggregate concrete. As a core material in composite sandwich panels, the mechanical properties of HPEPC were compared with those of EPS mortar. The compressive strength of HPEPC is approximately eight times greater than that of EPS mortar, and the thermal conductivity of approximately a quarter that of EPS mortar. The structural behavior of composite sandwich panels was empirically analyzed using different combinations of cores, face sheets, and adhesive materials. In the flatwise and edgewise compression tests, sandwich panels with HPEPC cores had high peak strengths, irrespective of the type of face sheets, as opposed to the specimens with EPS mortar cores. In the four-point bending tests, the sandwich panels with HPEPC cores, or reinforced UHPC face sheets combined with adhesive mortar, exhibited higher peak strengths than the other specimens, and failed in a stable manner, without delamination.

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Section: Mechanical and Thermal Properties Of Component Materials 32mentioning

confidence: 79%

Structural Behavior of Durable Composite Sandwich Panels with High Performance Expanded Polystyrene Concrete

Lee

Kang

et al. 2018

Int J Concr Struct Mater

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“…Eine erhöhte Nachbehandlungstemperatur kann sowohl die Zementhydratation als auch die puzzolanische Reaktion beschleunigen, wobei der Einfluss auf Letztere von größerer Bedeutung ist . Dies führt zu einer Veränderung der Materialeigenschaften.…”

Section: Materialienunclassified

Selbstvorspannende ultrahochfeste Betonelemente

Kromoser¹,

Strieder²,

Kirnbauer

2019

Beton und Stahlbetonbau

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1 Einleitung Beton ist charakterisiert durch eine verhältnismäßig hohe Druckfestigkeit und eine vergleichsweise niedrige Zugfestigkeit. Um das Material möglichst effizient nutzen zu können, müssen Baustrukturen so gestaltet werden, dass hauptsächlich Druckspannungen und nur geringe Zugspannungen auftreten. Oft führen externe Lasten jedoch zu einer Biegebeanspruchung, die sich insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen negativ auswirkt. Aufgrund der kleinen statischen Nutzhöhe z. B. bei Schalentragwerken führt dies auch schon bei geringen Beanspruchungen zu relativ hohen Zugbeanspruchungen und in weiterer Folge zu Rissen. Diese sind insbesondere bei Bauteilen mit hohen optischen Anforderungen wie Fassadenplatten oder bei Bauteilen mit hohen Dichtigkeitsanforderungen wie Rohren oder Wasserbehältern problematisch. Eine Möglichkeit, höhere Biegespannungen unter Gebrauchslast rissfrei aufnehmen zu können, ist eine Vorspannung. Für dünnwandige Bauteile wird aktuell meist eine Vorspannung im sofortigen Verbund verwendet. Nachteilig ist dabei, dass die Spannglieder immer einen geradlinigen Verlauf zwischen den Spannvorrichtungen aufweisen. Eine Umlenkung wäre zwar möglich, ist aber praktisch schwer umsetzbar. Janke et al. [1] haben die Idee beschrieben, dünnwandige gekrümmte Elemente mit Formgedächtnislegierung (FGL) zu bewehren. Die Idee der Autoren ist nun, eine vorgedehnte FGL als Bewehrung zu verwenden und das gesamte Bauteil im Rahmen einer geeigneten Nachbehandlung nach Erreichen einer notwendigen Mindestfestigkeit des Betons thermisch zu aktivieren. Die Betonfestigkeit muss dabei bereits so weit entwickelt sein, dass die Vorspannkräfte aus der Formgedächtnislegierung vom Beton aufgenommen werden können, ohne dass dieser frühzeitig geschädigt Durch thermische Nachbehandlung können die Eigenschaften von Materialien gezielt beeinflusst werden. Ein Beispiel dafür ist Beton. Durch den Erwärmungsprozess können der Aushärtungsprozess beschleunigt und etwaig vorhandene puzzolanische Zuschlagstoffe zugunsten einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften aktiviert werden. Eisenbasierte Formgedächtnislegierungen reagieren unter bestimmten Umständen auch sensitiv auf Temperatureinwirkung. Eine vorab mechanisch eingeprägte Form, die beispielsweise durch Vordehnen hergestellt wird, kann durch eine thermische Behandlung wieder rückgängig gemacht werden. Wird diesem "Formgedächtniseffekt" ein Widerstand entgegengesetzt, so führt dieser zu einer Zugkraft im Metallteil, die gezielt als Vorspannung genutzt werden kann. Bewehrt man nun Beton mit Stäben oder Matten aus einer eisenbasierten Formgedächtnislegierung und behandelt die Bauteile entsprechend thermisch nach, kann ein Selbstvorspannungseffekt erzeugt werden, der sich vorteilhaft auf die Gebrauchstauglichkeit und Steifigkeit der Bauteile auswirkt. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über eine erste Machbarkeitsstudie zu diesem Ansatz. Nach einer Beschreibung der verwendeten Ausgangsmaterialien wird eine erste Serie von Dreipunktbiegeversuchen präsentiert, anhand dere...

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“…The increase of portlandite XRD peaks ( Figure 3) at temperature of 300°C means the heat treatment temperature up to 300°C promote portlandite formation through alite and belite hydration (Kang et al, 2017). Handoo, Agarwal and Agarwal (2002) examined morphology of portlandite by SEM and revealed that the morphology of portlandite after 200°C-heat treatment did not show any changes, but the portlandite crystals are deformed at 300°C and it was completely decomposed at 700°C (Handoo, Agarwal and Agarwal, 2002;Skantz, 2014).…”

Section: Figure 1 Ucs Test Apparatus and Its Samplementioning

confidence: 99%

“…Reaction of CaO with aluminum silicate is called as pozzolanic reaction. Higher temperature is effective in accelerating the pozzolanic reaction (Kang et al, 2017).…”

Section: Figure 1 Ucs Test Apparatus and Its Samplementioning

confidence: 99%

Cement material development used for cementing underground coal gasification well

Huda

2018

IMJ

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The R&D Centre for Mineral and Coal Technology of the Ministry of Energy and Mineral Resources develops an underground coal gasification (UCG) technology including its UCG test in a coal mine at Musi Banyuasin regency, South Sumatra. The UCG is safer than the underground mine since there is no worker underground however there is a concern in risk of ground water pollution. One of the methods to reduce the risk is a proper installation of well casing and cementing that seal aquifer from contact with UCG product gas. Development of special cement for cementing UCG well is needed due to its high process temperature (up to 1300°C). The objective of this research is to develop a cement material that can withstand high temperatures environment. Domestically available an oil well cement (OWC) and a castables (CT) were used for the experiments. Single material of OWC is not suitable for cementing UCG well since the OWC compressive strength reduced drastically at heat treatment above 300°C due to decomposition of portlandite and calcium silicate hydrate. On the other hand, there was a synergistic effect that resulted of higher compressive strength sample if 60% weight of OWC and 40% weight of CT was blended. The absence of portlandite and the presence of inert filler materials in the blend is believed to improve thermal and mechanical properties of the blend. ABSTRAKPusat Penelitian dan Pengembangan Mineral dan Batubara, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sedang mengembangkan teknologi gasifikasi batubara bawah tanah (underground coal gasification/UCG) dan telah melakukan uji coba UCG di sebuah tambang batu bara di Musi Banyuasin, Sumatera Selatan. UCG lebih aman dibandingkan tambang bawah tanah karena tidak ada pekerja yang berada di bawah tanah tetapi ada resiko polusi air tanah akibat kegiatan UCG. Pemasangan casing dan penyemenan sumur akan mengurangi resiko tersebut tetapi karena proses UCG melibatkan suhu hingga 1300°C maka pengembangan semen yang tahan suhu tinggi untuk penyemenan sumur UCG perlu dikembangkan. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan bahan semen tahan suhu tinggi. Semen sumur minyak (oil well cement/OWC) dan castables (CT) yang dapat diperoleh di dalam negeri digunakan sebagai bahan penelitian. Hasil penelitian menunjukkan OWC kurang sesuai untuk penyemenan sumur UCG karena kuat tekannya menurun secara drastis pada suhu di atas 300°C. Hal ini terjadi karena awa-komposisi portlandit dan kalsium silikat hidrat pada suhu tersebut. Di lain pihak terjadi sinergi hasil blending 60% berat OWC dan 40% berat CT pada suhu perlakuan panas di atas 300 o C yang menghasilkan kuat tekan sampel lebih tinggi dibandingkan kuat tekan sampel OWC atau CT saja. Tidak adanya portlandit dan adanya bahan pengisi dalam campuran tersebut diperkirakan menjadi sebab terjadinya peningkatan kuat tekan semen hasil blending. Kata kunci: gasifikasi batubara bawah tanah, semen sumur minyak, castables, perlakuan panas

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Microstructural Investigation of Heat-Treated Ultra-High Performance Concrete for Optimum Production

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Structural Behavior of Durable Composite Sandwich Panels with High Performance Expanded Polystyrene Concrete

Structural Behavior of Durable Composite Sandwich Panels with High Performance Expanded Polystyrene Concrete

Selbstvorspannende ultrahochfeste Betonelemente

Cement material development used for cementing underground coal gasification well

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