Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
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Analysis on Anisotropy of Void Distribution and Stiffness of Lightweight Aggregate using CT Images

CT 이미지를 활용한 경량 골재의 방향에 따른 공극 분포 및 강성도의 이방성 분석

  • 정상엽 (연세대학교 토목환경공학과) ;
  • 한동석 (연세대학교 토목환경공학과) ;
  • 윤태섭 (연세대학교 토목환경공학과) ;
  • 염광수 (GS건설(주) 기술연구소) ;
  • 전현규 (GS건설(주) 기술연구소) ;
  • 강동훈 (연세대학교 토목환경공학과)
  • Received : 2012.03.02
  • Accepted : 2012.05.23
  • Published : 2012.06.30
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Abstract

The void distribution in concrete materials strongly affects its material properties. Therefore, the identification of spatial distribution of void is important to understand and estimate material behavior. To examine and quantify the void distribution inside lightweight aggregates, CT(computed tomography) image is used. 3D lightweight aggregate images are generated by stacking of cross-sectional images from CT. Spatial distribution of void of aggregate along the direction is visualized on the sphere using probability distribution function. Stiffness of lightweight aggregate for the directions is also examined. It is confirmed that direction-based probability distribution and stiffness from CT images are effective in characterizing void distributions of aggregates.

대표적인 다상 재료인 콘크리트는 구성 성분의 공간적 분포에 의해 재료 특성이 큰 영향을 받는다. 특히 공극(void)은 콘크리트의 특성에 큰 영향을 주는 요인으로서, 콘크리트 내부에 분포하는 공극의 공간적 분포를 파악하는 것은 재료의 특성을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 콘크리트 내부에 존재하는 경량 골재의 공극 분포 분석을 위해서, CT(computed tomography)로부터 얻은 단면 이미지를 활용하여 생성된 3차원 경량 골재 이미지를 활용하여 공극 분포를 시각화(visualization)하였다. 방향에 따른 3차원 경량 골재 내부의 공극 분포 상태를 정성적으로 묘사하기 위해서 확률 분포 함수인 두점 상관함수(two-point correlation function)를 사용하여 공극의 공간적 분포 경향을 구(sphere)에 표현하였다. 또한 방향에 대한 골재의 강성도(stiffness)를 계산하여 각 방향에 따른 골재의 역학적 물성치 분포 변화를 확인하였다. 각 방향으로의 확률 분포 함수로 표현된 공극 분포와 강성도 분석함으로서 CT 이미지를 통한 공극 분포 특성 분석 및 경량 골재의 역학적 특성을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

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