The objective of this study is to assess the shear friction characteristics of lightweight aggregate concrete (LWAC) prepared using artificially expanded bottom ash and dredged soil granules. A total of 37 concrete mixtures were prepared under the classification of three series. In the first and second series, the natural sand content for replacing lightweight fine aggregates and the water-to-cement ratio varied to obtain different densities and compressive strengths of concrete. The third series was designed to estimate the effect of the maximum aggregate size on the friction resistance along the shear crack plane of the monolithic interfaces. The frictional angle of the LWAC tested was formulated as a function of the ratio of the effective tensile and compressive strengths of concrete through the expansion of the integrated mathematical models proposed by Kwon et al., based on the upper-bound theorem of concrete plasticity. When predicting the shear friction strength of LWAC, the present mathematical model exhibits relatively good accuracy, yielding the mean and standard deviation of the ratios between experiments and predictions of 1.06 and 0.14, respectively, whereas the empirical equations proposed by the AASHTO provision and Mattock underestimated the results. Ultimately, an advanced modification factor for shear design of LWAC is proposed as a function of the density and compressive strength of concrete and the maximum size of aggregates.

中文翻译：

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膨胀底灰和疏浚土颗粒制备混凝土的剪切摩擦特性及改性系数

本研究的目的是评估使用人工膨胀底灰和疏浚土壤颗粒制备的轻骨料混凝土 (LWAC) 的剪切摩擦特性。共制备了 37 种混凝土混合物，分为三个系列。在第一和第二系列中，替代轻质细骨料的天然砂含量和水灰比变化，以获得不同密度和抗压强度的混凝土。第三个系列旨在估计最大骨料尺寸对沿整体界面剪切裂纹平面的摩擦阻力的影响。基于混凝土塑性上限定理，通过扩展 Kwon 等人提出的综合数学模型，将测试的 LWAC 的摩擦角公式化为混凝土有效抗拉强度和抗压强度之比的函数。在预测 LWAC 的剪切摩擦强度时，本数学模型表现出较好的准确性，得出的实验与预测之比的平均值和标准差分别为 1.06 和 0.14，而 AASHTO 规定和 Mattock 提出的经验方程低估了结果。最终，提出了一种用于 LWAC 剪切设计的高级修正系数，作为混凝土密度和抗压强度以及骨料最大尺寸的函数。基于混凝土塑性的上限定理。在预测 LWAC 的剪切摩擦强度时，本数学模型表现出较好的准确性，得出的实验与预测之比的平均值和标准差分别为 1.06 和 0.14，而 AASHTO 规定和 Mattock 提出的经验方程低估了结果。最终，提出了一种用于 LWAC 剪切设计的高级修正系数，作为混凝土密度和抗压强度以及骨料最大尺寸的函数。基于混凝土塑性的上限定理。在预测 LWAC 的剪切摩擦强度时，本数学模型表现出较好的准确度，得出的实验与预测之比的平均值和标准差分别为 1.06 和 0.14，而 AASHTO 规定和 Mattock 提出的经验方程低估了结果。最终，提出了一种用于 LWAC 剪切设计的高级修正系数，作为混凝土密度和抗压强度以及骨料最大尺寸的函数。分别，而 AASHTO 条款和 Mattock 提出的经验方程低估了结果。最终，提出了一种用于 LWAC 剪切设计的高级修正系数，作为混凝土密度和抗压强度以及骨料最大尺寸的函数。分别，而 AASHTO 条款和 Mattock 提出的经验方程低估了结果。最终，提出了一种用于 LWAC 剪切设计的高级修正系数，作为混凝土密度和抗压强度以及骨料最大尺寸的函数。