• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.378-389
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• 2010

해저에 시공되는 터널은 일반시공보다 환경에 더 많은 영향을 받는다. 특히 해수의 침입에 따른 염해의 위험에 노출되어 있으며, 이는 콘크리트에 포함된 철근과 강섬유의 부식에 큰 영향을 미친다. 해수 침투에 따른 염해 가능성이 염려되는 터널에서 최근 내부식성 섬유로 그 활용도가 증가하고 있는 폴리프로필렌섬유를 대상으로 강섬유와의 성능 비교를 통하여 적정 배합비를 결정하고, 원형패널 시험과 휨인성 시험을 통해 지보재로서의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과는 해저에 시공되는 터널에서 섬유보강재의 선택 및 섬유보강 숏크리트 설계에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권6호
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• pp.390-401
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• 2008

The objective of this study is to evaluate various machining characteristics of AlN-hBN machinable ceramics in micro end-milling process for its further application. First, AlN based machinable ceramics with hBN contents in the range of 10 to 20vol% were prepared by hot-pressing. Material properties of the composites, such as relative density, Vickers hardness, flexural strength, Young's modulus and fracture toughness were measured and compared. Then, micro end-milling experiments were performed to fabricate micro channels using prepared system. During the process, cutting forces, vibrations and AE signals were measured and analyzed using applied sensor system. Machined micro channel shapes and surface roughness were measured using 3D non-contact type surface profiler. From the experimental results, it can be observed that the cutting forces, vibrations and AE signal amplitudes decreased with increasing hBN contents. Also, measured surface roughness and profiles were improved with increasing hBN contents. As a result of this study, optimum machining conditions can be determined to fabricate desired products with AlN-hBN machinable ceramics based on the experimental results of this research.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권6호
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• pp.649-666
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• 2023

In the current scenario, conventional concrete faces a substantial challenge in the modern era of the construction industry. Today's structures are massive, featuring innovative designs and strict time constraints. Conventional concrete does not provide the required compressive strength, tensile strength, flexural strength, toughness, and cracking resistance. As a result, most of engineers and professionals prefer to use ultra-high-performance concrete (UHPC), based on its wide advantages. Several advantages like mechanical and durability properties of UHPC provides dominant properties than the traditional concrete. Mix proportions of UHPC consists of higher powder content which provides maximum hydration and pozzolanic reaction, thereby contributing to the enhancement of the UHPC properties. Apart from that the nanomaterials provides the filler behavior, which will further improve the density. Enhanced density and mechanical properties lead to improved durability properties against water absorption and other typical chemicals. Nanomaterials are the most adopted materials for various applications, ranging in size from 0.1 nanometers to 100 nanometers. This article explores the effects of nanomaterial application in UHPC as a replacement for cementitious material or as an additive in the UHPC mix. The physical and durability properties modifications and improvements of UHPC, as well as negative effects, limitations, and shortcomings, are also analyzed.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.475-487
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• 2024

The usage of fiber-reinforced polymer materials increases in the construction sector due to their advantages in terms of high mechanical strength, lightness, corrosion resistance, low density and high strength/density ratio, low maintenance and painting needs, and high workability. In this study, it is aimed to improve mechanical properties of GFRP box profiles, produced by pultrusion method, by filling the polymer concrete into them. Within the scope of study, hybrid use of polymer concrete produced with GFRP box profiles was investigated. Hybrid pressure and bending specimens were produced by filling polymer concrete (polyester resin manufactured with natural sand and stone chips) into GFRP box profiles having different cross-sections and dimensions. Behavior of the produced hybrid members was investigated under bending and compression tests. Hollow GFRP_xx profiles, polymer-filled hybrid members, and nominative polymeric concrete specimens were tested as well. The behavior of the specimens under pressure and bending tests, and their load bearing capacities, deformations and changes in toughness were observed. According to the test results; It was deduced that hybrid design has many advantages over its component materials as well as superior physical and mechanical properties.

• Computers and Concrete
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• 제33권3호
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• pp.309-324
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• 2024

Internal curing, a widely used method for mitigating early-age shrinkage in concrete, also offers notable advantages for concrete durability. This paper explores the potential of internal curing by partial replacement of sand with fine lightweight aggregate for enhancing the behavior of high-performance concrete at elevated temperatures. Such a technique may prove economical and safe for the construction of skyscrapers, where explosive spalling of high-performance concrete in fire is a potential hazard. To reach this aim, the physico-mechanical features of internally cured high-strength concrete specimens, including mass loss, compressive strength, strain at peak stress, modulus of elasticity, stress-strain curve, toughness, and flexural strength, were investigated under different temperature exposures; and to predict some of these mechanical properties, a number of equations were proposed. Based on the experimental results, an advanced stress-strain model was proposed for internally cured high-performance concrete at different temperature levels, the results of which agreed well with the test data. It was observed that the replacement of 10% of sand with pre-wetted fine lightweight expanded clay aggregate (LECA) not only did not reduce the compressive strength at ambient temperature, but also prevented explosive spalling and could retain 20% of its ambient compressive strength after heating up to 800℃. It was then concluded that internal curing is an excellent method to enhance the performance of high-strength concrete at elevated temperatures.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.97-107
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• 1994

폴리머 침투콘크리트는 경화된 보통 콘크리트에 폴리머 침투제를 침투시켜 제조되는 신소재의 폴리머-콘크리트 복합체이다. 본 연구는 아크릴계 열가소성수지를 이용한 폴리머 침투콘크리트를 개발하고 폴리머 침투콘크리트 휨부재의 거동평가를 위한 재료모델, 구조해석 과정과 구조해석 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 본 연구는 크게 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 결정성 고분자모노머인 methyl methacrylate(MMA)를 대상으로 침투성, 반응성, 열적 안정성 및 물성개선 효과를 종합적으로 분석하여 폴리머 침투제의 구성비와 제조공정을 정립하고, 본 연구의 실험자료로부터 폴리머 침투콘크리트의 제 강도특성, 파괴인성, 파괴에너지, 응력-변형률 관계 및 인장연화 관계를 보통 콘크리트의 압툭강도와 휨강도, 폴리머 함유율, 부재깊이, 초기 인공균열깊이 등의 함수로 각각 실험공식을 도출한다. 두 번째 단계에서는 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 하중단계별 탄성거동, 극한거동 및 인장연화거동을 해석하기 위한 구조해석 프로그램을 개발하고, 연구결과의 타당성과 적용성을 입증하기 위하여 폴리머 침투콘크리트의 제조공정, 제 실험공식 및 구조해석 프로그램은 실측거동을 잘 반영하고 있으므로 제한된 범위내에서 MMA계 폴리머 침투콘크리트 구조부재의 제조, 물성평가 및 거동해석에 적용 가능한 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.705-712
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• 2009

일반 콘크리트에 비해 많은 양의 섬유 혼입으로 인하여 상대적으로 연성적이고 인성적인 고성능 시멘트계 복합체는 극심한 하중을 받거나 내구성의 문제가 있는 곳에 사용될 수 있다. PVA 섬유를 사용하는 고성능 시멘트계 복합체의 경우 기존의 국내외 연구에 의하면, 2%의 섬유 혼입비에서 가장 높은 성능을 발휘한다고 알려져 있다. 따라서 이 연구에서는 PVA 섬유의 총 혼입비를 2%로 일정하게 유지시킨 채, 서로 다른 형상비를 가진 PVA 섬유를 사용하여 최적의 배합을 선정하고자 고성능 시멘트계 복합체의 휨 성능 실험을 실시하였다. 뿐만 아니라 이러한 고성능 시멘트계 복합체에 강섬유를 혼입하여 그 성능의 변화를 비교, 분석하였다. 또한 높은 변형률을 갖는 하중에 대하여 고성능 시멘트계 복합체의 거동을 확인하고자 충격 시험을 실시하였다. 이와 동시에 분사식 FRP를 도포한 고성능 시멘트계 복합체의 충격 저항 성능 역시 평가하였다. 위의 실험 결과 1.6%의 단섬유(REC15)와 0.4%의 장섬유 (RF4000)가 혼입된 시편이 휨 성능 및 충격 성능에 대해 탁월한 성능을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.532-541
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• 2019

숏크리트가 터널의 안정성을 확보하는 데에 주요한 지보재임에도 불구하고, 숏크리트를 구성하는 강섬유, 급결제와 같은 재료 자체의 특성과 터널 현장에서의 품질관리에 따르는 여러 가지 어려움으로 인하여 숏크리트의 지보성능을 제대로 확인하지 못하고 있다. 이 연구에서는 우선 고속도로 터널 현장에 적용되고 있는 숏크리트의 실태를 파악하고, 개선점을 도출해보고자 하였다. 이를 위해 고속도로 현장에 공급되고 있는 강섬유와 급결제 종류별 특성을 조사하고, 터널 현장에서 직접 숏크리트 시험체를 제작하여 성능 시험을 실시하였다. 강섬유에 대해서는 국내 제조 현황을 조사하고, 현장에 공급된 강섬유를 수집하여 탄소함량, 인장강도 등을 측정하였다. 급결제는 알루미네이트(Aluminate)계, 시멘트광물계, 알칼리프리(Alkali-free)계 등 3가지 급결제에 대하여 기본적인 시험뿐만 아니라 급결제 내 총알칼리량을 분석하였다. 숏크리트 시험체는 배합조건 및 급결제 종류별로 현장 숏크리트 장비를 이용하여 제작하였으며, 이 시험체를 이용하여 압축강도시험, 휨인성시험 등을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 급결제 종류 및 배합별로 압축강도, 휨강도, 휨인성 등의 성능을 비교분석하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.130-137
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• 2023

이 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs) 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체에서 배합 순서에 따른 영향을 분석하기 위해 배합 순서를 변수로 고려한 실험을 통해 유동성, 압축 및 휨인장 성능을 분석하였다. 실험 결과, CNT 혼입으로 인하여 유동성이 크게 감소하였으며, CNT가 혼입된 경우 배합 순서에 따라 유동성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 압축 강도는 물과 CNT 수용액을 미리 섞어 혼입한 후 PVA 섬유를 혼입하는 순서가 가장 강도 증진 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 휨인장강도는 건비빔 후 물과 CNT 수용액, PVA 섬유를 미리 섞은 후 배합한 방식이 가장 높은 것으로 나타났다. 다만, 휨인장 거동에서 연성도는 배합 순서와의 연관성이 명확하게 나타나지 않았다. 또한, 미세구조에의 영향을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM) 이미지 분석을 수행하였다. SEM 이미지 분석 결과, 모든 시편에서 CNT가 골고루 분산되어 분포하고 있는 것으로 나타나 CNT가 강도 증진 효과에 기여하고 있는 것을 확인할 수 있었으나, 배합방식으로 인한 차이는 명확하게 나타나지 않았다. 이 연구의 주요 결과는 향후 CNT 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체의 작업성 및 재료성능 평가 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제55권11호
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• pp.505-513
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• 2006

The present study investigated the influence of the content of $Al_2O_3+Y_2O_3$ sintering additives on the microstructure, mechanical and electrical properties of the pressureless-sintered $SiC-ZrB_2$ electroconductive ceramic composites. Phase analysis of composites by XRD revealed mostly of ${\alpha}-SiC(4H),\;ZrB_2,\;{\beta}-SiC(15R)$ and In Situ $YAG(Al_5Y_3O_{12})$. The relative density and the flexural strength showed the highest value of 86.8[%] and 203[Mpa] for $SiC-ZrB_2$ composite with an addition of 8[wt%] $Al_2O_3+Y_2O_3$ as a sintering aid at room temperature respectively. Owing to crack deflection and crack bridging of fracture toughness mechanism, the fracture toughness showed 3.7 and $3.6[MPa{\cdot}m^{1/2}]\;for\;SiC-ZrB_2$ composites with an addition of 8 and 12[wt%] $Al_2O_3+Y_2O_3$ as a sintering aid at room temperature respectively. Abnormal grain growth takes place during phase transformation from ${\beta}-SiC\;into\;{\alpha}-SiC$ was correlated with In Situ YAG phase by reaction between $Al_2O_3\;and\;Y_2O_3$ additives during sintering. The electrical resistivity showed the lowest value of $6.5{\times}10^{-3}[({\Omega}{\cdot}cm]$ for the $SiC-ZrB_2$ composite with an addition of 8[wt%] $Al_2O_3+Y_2O_3$ as a sintering aid at room temperature. The electrical resistivity of the $SiC-ZrB_2$ composites was all positive temperature coefficient(PTCR) in the temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\;700[^{\circ}C]$. The resistance temperature coefficient showed the highest value of $3.53{\times}10^{-3}/[^{\circ}C]\;for\;SiC-ZrB_2$ composite with an addition of 8[wt%] $Al_2O_3+Y_2O_3$ as a sintering aid in the temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\;700[^{\circ}C]$. In this paper, it is convinced that ${\beta}-SiC$ based electroconductive ceramic composites for heaters or ignitors can be manufactured by pressureless sintering.