• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.73-80
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• 2022

이 연구는 3D 프린팅 복합재료에 대하여 굳지 않은 상태에서는 시간에 따른 경시변화와 레올로지 특성을 평가하였으며, 굳은 상태에서는 적층된 시험체와 몰드 시험체에 대하여 압축강도와 쪼갬 인장강도 특성을 평가하였다. 3D 프린팅용 복합재료는 압출 30분 후부터 급격한 물성변화가 시작되고 90분까지 재료의 점도가 유지되는 경향을 나타나지만, 이송성능과 적층성능의 품질을 확보하기 위해서는 배합 후 60분 이내의 시공이 효과적임을 확인하였다. 적층 시험체의 압축강도는 몰드 시험체 대비 전 재령에서 동등이상의 성능을 나타내었다. 적층 시험체의 응력-변형률 곡선에서 초기 기울기는 몰드 시험체와 유사하게 나타났지만, 최대 응력 이후의 하강 기울기는 몰드 시험체 대비 평균적으로 1.9배 높게 나타나 상대적으로 취성적인 거동을 하였다. 적층 패턴으로 수직으로 측정한 쪼갬인장강도는 몰드 시험체 대비 약 6% 낮게 나타났으며, 적층 패턴을 수평으로 측정할때는 몰드 시험체와 거의 동일한 쪼갬 인장강도를 나타내었다. 이는 적층 시험체의 패턴 방향에 따라 수직하중에 대한 계면간의 부착력이 영향을 받기 때문으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.16-24
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• 2018

본 연구에서는 3D 프린팅 공법 적용을 위한 콘크리트 기초 레올로지 분석을 목적으로 실험을 수행하였다. 콘크리트 구성성분 중 유동특성에 큰 영향을 미치는 인자(W/B, binder Type, replacement ratio, super plasticizer dosage)의 변화에 의한 레올로지 특성(rheological properties)을 실험적으로 분석하였다. 실험은 페이스트와 모르타르 크게 두 가지 인자로 구분하여 수행하였다. 페이스트 실험에서는 W/B, binder type, replacement ratio, super plasticizer dosage를 주요 변수로 설정하여 레올로지를 분석했다. 모르타르 실험에서는 W/B와 sand ratio에 따른 레올로지 특성을 분석했다. 결과적으로 W/B가 증가될수록 viscosity가 감소하였으며, FA를 치환할 FA 비율이 증가됨과 함께 viscosity가 증가하였다. 유동성 증가를 위해서는 SF를 5%만 치환해도 shear stress를 감소시키며 viscosity는 약 83%까지 감소되었다. 모르타르 레올로지 평가를 통해 W/B 30~40% 구간에서 큰 폭의 변화가 일어나는 임계치 구간이 존재하는 것으로 분석됐다. 또한 동일 W/B 내에서는 sand 비가 50~60% 구간에서 shear stress가 두 배 이상 증가하는 임계 구간이 존재하는 것으로 분석됐다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권1호
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• pp.93-102
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• 2020

In this study, we examined the relationship among the rheological properties, workability, and extrudability in the construction of concrete structures using additive manufacturing. We altered the component materials (binder type, water-binder (W/B) ratio, sand ratio) to assess their effect on the rheological properties experimentally. The results indicated that the W/B and sand ratios had the largest effect on the rheological properties. In particular, when the sand ratio increased, it indicated that adjusting the sand ratio would facilitate control over the rheological properties. Additionally, we compared the rheological properties with the results of a traditional workability evaluation, namely the table flow test. This indicated the possibility of inferring the rheological properties by using traditional methods. Finally, we evaluated extrusion quantity according to table flow. The extrusion rate was 350 g/s for a flow of 210 mm and 170 g/s for a flow of 130 mm, indicating that extrusion rate increased as flow increased; however, we concluded that a flow standard of approximately 140-160 mm is suitable for controlling the actual extrusion quantity and rate.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.247-248
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• 2022

3D printer-based self-healing capsules have been proposed to heal cracks by enabling various structural designs, repeatable fabrication, and strength analysis of the capsules. The Fusion Deposition Modeling (FDM) method was used to design, analyze, and produce new self-healing capsules that are widely used at low cost. However, PLA extruded from FDM has low interlayer adhesion energy, and thus strength varies depending on the angle of load applied to the laminated layer and the concrete structure, thereby degrading the performance of the self-healing capsule. Therefore, in this paper, the structure of the capsule manufactured by the FDM PLA method has isotropic strength was designed. In addition, the fracture strength in the x, y, and z directions of the load applied through the compression test was analyzed. As a result, it was confirmed that the newly proposed capsule design has an isotropic fracture strength of 1400% in all directions compared to the existing spherical thin-film capsule.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.193-198
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• 2021

이 연구에서는 3D 프린팅 복합재료의 레올로지 특성과 출력 패턴에 따른 적층 시험체의 압축강도 특성을 평가하였다. 레올로지 측정결과, 압출 후 60분 후부터 급격한 재료 변화가 나타났으며, 배합직후 대비 1.4배 높은 항복응력과 14.94~25.62% 낮은 소성점도를 나타내었다. 실린더 몰드에 제작한 시험체와 적층 시험체의 압축강도를 비교하였으며, 적층 시험체의 출력패턴은 0°, 45°, 90°를 변수로 하였다. 재령 1~28일까지의 몰드 타설 시험체와 적층 시험체의 압축강도는 출력 패턴과 관계없이 유사한 성능을 나타내었다. 특히, 재령 28일에서는 모든 시험체의 초기 접선탄성계수와 최고 압축강도 및 최대 응력 시 변형률은 거의 동일하게 나타났다. X-ray CT분석을 통한 적층 시험체의 계면 분석결과, 압축강도 측정 후의 시험체의 적층 계면에서의 균열이 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 이는 적층 시험체 내의 각각의 계면이 일체화 거동을 한 것으로 판단할 수 있다.

• Advances in concrete construction
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• 제10권1호
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• pp.81-92
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• 2020

Flexural and splitting strength behavior of conventional concrete can significantly be improved by incorporating the fibers in it. A significant number of research studies have been conducted on various types of fibers and their influence on the tensile capacity of concrete. However, as an important property, tensile capacity of fiber reinforced concrete (FRC) is not modelled properly. Therefore, this paper intends to formulate a model based on experiments that show the relationship between the fiber properties such as the aspect ratio (length/diameter), fiber content, compressive strength, flexural strength and splitting strength of FRC. For the purpose of modeling, various FRC mixes only with steel fiber are adopted from the existing research papers. Automated neural network search (ANS) is then developed and used to investigate the effect of input parameters such as fiber content, aspect ratio and compressive strength to the output parameters of flexural and splitting strength of FRC. It is found that the ANS model can be used to predict the flexural and splitting strength of FRC in a sensible precision.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.67-72
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• 2022

콘크리트는 강알칼리성으로 인해 철근의 부식을 방지하는 장점이 있으나, 해중에 침지되면 해수의 평균 pH 8~9 보다 높은 pH 12~13의 강알칼리 성분을 용출하여 주변의 미생물 및 해양생물의 생태환경 및 성장에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터로 제작되는 인공어초용 저알칼리 모르타르 배합을 도출하기 위하여 저알칼리 모르타르의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 강도 특성 평가결과 결합재로 실리카퓸, 플라이애시, 알파형반수석고 모두 혼입한 α-35배합에서 Plain 을 제외하고 가장 우수한 특성을 나타내었으며, 인공어초 품질기준인 27MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났다. pH는 알파형반수석고 혼입시 수산화칼슘 생성 억제와 황산칼슘 생성으로 인해 pH저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. 염소이온침투저항성 실험결과, 실리카퓸 및 플라이애시 혼입시 일부 내염성이 개선되었으며, 알파형반수석고 와 혼합사용한 α-35 배합에서 3844C의 가장 우수한 염소이온침투저항성을 확인하였다. 길이변화율 측정결과, 알파형반수석고 35%대체시 OPC배합조건보다 33.5% 개선된 수축저항성을 나타내었다.