A Study on Investigation for Effectiveness of Natural Minerals with Silica-Component as Admixture for Concrete

Abstract

The fracture process zone in concrete is a region ahead of a traction-free crack, in which two major mechanisms, microcracking and bridging, play important roles. The toughness due to bridging is dominant compared to toughness induced by microcracking, so that the bridging is dominani: mechanism governing the fracture process of concrete. Fracture mechanics does work for concrete provided that the fracture process zone is being considered, so that the development of model for the fracture process zone is most important to describe fracture phenomena in concrete. In this paper the bridging zone, which is a part of extended rnacrocrack with stresses transmitted by aggregates in concrete, is modelled by a Dugdale-Barenblatt type model with linear tension-softening curve. Two finite element techniques are shown for the analysis of progressive cracking in concrete based on the discrete crack approach: one with crack element, the other without crack element. The advantage of the technique with crack element is that it dees not need to update the mesh topology to follow the progressive cracking. Numerical results by the techniques are demonstrated.

본 연구는 콘크리트용 혼화재로서 우리나라에 풍부한 천연 실리카 질 광물을 이용하여 콘크리트의 강도증진 가능성 및 유용성과 경제적인 효율성에 대해 검토한 것이다. 제반 실험을 통해 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. \circled1 최적의 제오라이트 치환율은 단위 시멘트당 5~10% 정도를 나타났으며, 그 때의 강도 증진율은 무첨가 콘크리트 값에 비해 대체적으로 40%정도의 강도증진 효과를 얻었다. \circled2 최적의 이암 치환율은 단위 시멘트량당 10~15% 정도로 나타났으며, 그때의 강도 증진율은 무첨가 콘크리트 값에 비해 대체적으로 10%정도의 강도증진 효과를 얻었다. 이러한 검토로부터 우리는 혼화재로서 콘크리트의 강도성능의 향상을 목적으로 기존의 실리카 흄, 플라이 애쉬 등의 대체품으로 천연 실리카 광물을 활용할 수 있다는 결론을 얻었다.

Keywords

• zeolite, mudstone, compressive strength, strength increase.