Application of ultra high performance concrete (UHPC) as a thin-bonded overlay for concrete bridge decks

Shann, Sarah V.

doi:10.37099/mtu.dc.etds/270

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“…In light of these aspects, UHPC has received attention from builders who strive to develop slenderer structures, especially in bridges, to provide cost-effective construction. Therefore, UHPC has been extensively used in various structural members (e.g., precast girders, deck (infill) connections, railway slab systems, tiny elements, deck sheets, permanent formwork, and functionally categorized materials) for road and walkway bridges [16][17][18][19][20][21][22].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Behavior of Non-Shear-Strengthened UHPC Beams under Flexural Loading: Influence of Reinforcement Percentage

et al. 2021

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In the present work, the structural responses of 12 UHPC beams to four-point loading conditions were experimentally and analytically studied. The inclusion of a fibrous system in the UHPC material increased its compressive and flexural strengths by 31.5% and 237.8%, respectively. Improved safety could be obtained by optimizing the tensile reinforcement ratio (ρ) for a UHPC beam. The slope of the moment–curvature before and after steel yielding was almost typical for all beams due to the inclusion of a hybrid fibrous system in the UHPC. Moreover, we concluded that as ρ increases, the deflection ductility exponentially increases. The cracking response of the UHPC beams demonstrated that increasing ρ notably decreases the crack opening width of the UHPC beams at the same service loading. The cracking pattern the beams showed that increasing the bar reinforcement percentages notably enhanced their initial stiffness and deformability. Moreover, the flexural cracks were the main cause of failure for all beams; however, flexure shear cracks were observed in moderately reinforced beams. The prediction efficiency of the proposed analytical model was established by performing a comparative study on the experimental and analytical ultimate moment capacity of the UHPC beams. For all beams, the percentage of the mean calculated moment capacity to the experimentally observed capacity approached 100%.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Behavior of Non-Shear-Strengthened UHPC Beams under Flexural Loading: Influence of Reinforcement Percentage

et al. 2021

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“…The bond integrity of UHPFRC to normal strength concrete (NSC) should be assessed to determine the strength of the composite system. Finally, the thickness of a UHPFRC overlay must be selected to lower the structure's dead load while retaining the bond interface's integrity [19]. If the repair is to endure all of the strains generated by forces such as volume changes, chemical and electrochemical effects, the repair material's compatibility with the current substrate is critical.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Optimum Thickness of UHPFRC Overlay for Restoration of Normal Concrete Elements

Haroon¹,

Bakar²

2021

cea

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“…Los cambios de humedad en la CS de la losa de concreto generan contracción en la CS y dilatación en la CI (Vandenbossche, 2001). La deformación causada por cargas térmicas y retracción depende del coeficiente de expansión térmica del material, el cual se define como la expansión o dilatación del material debido a un diferencial de temperatura (Shann, 2012). Dicha condición de diferencial de temperatura entre las caras de la losa de concreto resulta en un levantamiento de los bordes o sección media, que ocasiona pérdida de apoyo con la base y una alta concentración de esfuerzos en el material (Math, Sheregar & Kavitha, 2015).…”

Section: Introductionunclassified

“…Una nueva alternativa de construcción de estructuras de pavimentos con concretos hidráulicos, es el uso de concretos de ultra alto desempeño (UHPC), por sus siglas en inglés Ultra High Performance Concrete, que según (Abdulkareem, Fraj, Bouasker & Khelidj, 2018), es un material dúctil de alta resistencia con una matriz densa y homogénea, formulado mediante la combinación de materiales cementantes, agregados finos, aditivos reductores de agua y fibras de acero u orgánicas (Perry, 2001), presentando una relación agua/cemento (A/C) inferior a 0.25 (Graybeal, 2011), con características mecánicas y de durabilidad superiores a un concreto convencional. El rango de resistencias a compresión puede variar entre 110 MPa (Wu, Shi, He & Wang, 2017) hasta 227.53 MPa (Shann, 2012) dependiendo de las condiciones de curado. Los menores valores de resistencia a compresión fueron obtenidos con técnicas de curado ambiente y para mayores valores fueron obtenidos con técnicas de curado térmico o con vapor (Chen, Gao & Ren, 2018).…”

Section: Introductionunclassified

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Efectos de la retracción por secado y cargas térmicas en el comportamiento deformacional de losas de un concreto de ultra alto desempeño (UHPC) empleadas como pavimento rígido

Chisino¹,

Bermúdez²

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El comportamiento deformacional de los concretos convencionales (CC) empleados como losas para pavimento rígido afectados por temperatura y humedad relativa (HR) en condiciones ambientales ha sido ampliamente estudiado en las últimas décadas. Sin embargo, la constante innovación de materiales alternativos para pavimentos rígidos que poseen mejores propiedades mecánicas y térmicas como el concreto de ultra alto desempeño (UHPC) exige el desarrollo de nuevas investigaciones sobre este material para entender el comportamiento deformacional asociado a factores ambientales. En este trabajo se describen los métodos experimentales que permiten caracterizar las propiedades mecánicas y térmicas del UHPC y a su vez el procedimiento de medición de deformaciones unitarias unidireccionales y de temperatura en las caras de losas de 4,7 y 15 cm de espesor expuesto a condiciones ambientales. Asimismo, se realizó la medición del cambio de longitud por secado en probetas de CC y UHPC ocasionado por variaciones de HR a condiciones de temperatura máximas y mínimas constantes obtenido durante la exposición de las losas en campo. Los resultados muestran que el UHPC desarrolla mayores resistencias a compresión simple y flexotracción. Además de presentar un mayor módulo de elasticidad y coeficiente de expansión térmica comparado con un CC. Solamente el coeficiente de Poisson fue similar para ambos materiales. Con respecto a los resultados obtenidos en campo, durante el día las caras superiores (CS) de las losas presentaron mayor temperatura con respecto a las caras inferiores (CI), mientras que, durante la noche, cuando la temperatura ambiente disminuye, las CS de las losas presentaron menor temperatura para ambos materiales. De igual manera, cuando aumenta la temperatura, las losas de UHPC y CC se expanden y se contraen cuando la temperatura disminuye. No obstante, el valor de deformación unitaria entre las CS y CI de las losas de UHPC y CC es diferente para cada espesor, por lo que se puede inducir presencia de alabeo. En cuanto a la medición de cambio de longitud por secado, ambos materiales muestran que ocurre mayor retracción cuando las probetas son sometidas a mayor temperatura y el mismo ciclo de HR. Basado en los resultados obtenidos se concluye que el comportamiento deformacional de las losas de UHPC y CC de 7 y 15 cm es gobernado por los cambios de temperatura del ambiente, mientras que la losa de UHPC de 4 cm es gobernada por los cambios de HR. Adicionalmente, se encontró que la pérdida de humedad de las CS de las losas ocasiona un gradiente de humedad no uniforme a través del material, lo que genera una deformación permanente del CC (Ceylan, Kim, Gopalakrishnan, y Wang, 2007) y UHPC atribuida por la retracción por secado. El comportamiento deformacional en estado endurecido del UHPC y CC sometido a cargas térmicas y retracción por secado en condiciones ambientales se encuentra dentro del rango elástico.

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Application of ultra high performance concrete (UHPC) as a thin-bonded overlay for concrete bridge decks

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Behavior of Non-Shear-Strengthened UHPC Beams under Flexural Loading: Influence of Reinforcement Percentage

Behavior of Non-Shear-Strengthened UHPC Beams under Flexural Loading: Influence of Reinforcement Percentage

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