• 한국표면공학회지
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• 제29권2호
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• pp.81-92
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• 1996

The cementless fixation of bone ingrowth by porous coatings on artificial hip joint prostheses are replacing polymethylmethacrylate(PMMA) bone cement fixations. However, the major interests in the field of porous metal coating are environmental corrosivity accelerated by metal ion release, deterioration in the mechanical property of the coating, and the mechanical failure of the coatings as well as the substrate. Therefore, the selection of right materials for coatings and the development of porous coating techniques must be accomplished. Because of the existing problems in Ti and Ti alloys which are used extensively, this study is focused on the plasma spraying technique for coating on super stainless steel substrate. In order to determine the optimum conditions which satisfy the requirement for the porous coatings, under the plasma spraying, we selected the experimental parameters which extensively influenced on the characteristics of the coating through the pre-examination. Spray distance has been selected among 120, 160, and 200mm and primary gas flow rate among 70, 100, and 130 SCFH. Current and secondary gas($H_2$) flow rate was fixed at 400A, and 15 SCFH respectively. To understand the characteristics of the coatings, surface morphology, cross-sectional micro-structure, surface roughness, residual stress, and corrosion resistance were elucidated and the best conditions for the bone ingrowth improvement on artificial hip joint prostheses were found.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.1-6
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• 2019

Within the scope of this study, the foam solution was prepared by properly mixing sulfonate based foam agent with water. Furthermore, this solution was mixed with the mixture of fine sand, cement, and water to produce foamed concrete. The mixture ratios which are the percentage of foam solution used in foam concrete were chosen as 0, 20, 40 and 60% by vol. After these groups reached 28 days of strength, they were heated to 20, 100, 400 and $700^{\circ}C$ respectively. Afterward, high-temperature effects on the foamed concrete were obtained by employing physical and mechanical properties tests. Additionally, SEM (scanning electron microscope) and EDX (energy-dispersive X-ray spectroscopy) tests were employed to analyze the microstructure, and ${\mu}-CT$ (micro computed tomography) images were used to reconstruct 3-D models of the heat-treated specimens. Then, these models are analyzed to examine the void structures and the changes in these structures due to the high temperatures. The study has shown that the void structures reduce the high-temperature effects and the foam solution could be mixed with concrete up to 40 % by vol. where the high strength of foamed concrete is non-mandatory.

• Advances in concrete construction
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• 제7권3호
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• pp.143-150
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• 2019

This study presents the fracture properties of nano modified medium strength concrete (MSC). The nano particle used in this study is nano silica which replaces cement about 1 and 2% by weight, and the micro steel fibers are added about 0.4% volume of concrete. In addition to fracture properties, mechanical properties, namely, compressive strength, split tensile strength, and flexural strength of nano modified MSC are studied. To ensure the durability of the MSC, durability studies such as rapid chloride penetration test, sorptivity test, and water absorption test have been carried out for the nano modified MSC. From the study, it is observed that significant performance improvement in nano modified MSC in terms of strength and durability which could be attributed due to the addition pozzolanic reaction and the filler effect of nano silica. The incorporation of nano silica increases the fracture energy about 30% for mix without nano silica. Also, size independent fracture energy is arrived using two popular methods, namely, RILEM work of fracture method with $P-{\delta}$ tail correction and boundary effect method. Both the methods resulted in nearly the same size-independent $G_F$ irrespective of the notch to depth ratio of the same specimen. This shows evidence that either of the two procedures could be used in practice for analysis of cracked concrete structures.

• Advances in concrete construction
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• 제7권4호
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• pp.263-275
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• 2019

In the present work, Granulated Blast Furnace Slag (GBFS) and Fly ash (FA) were used as partial replacement of Natural Sand (NS) and Ordinary Portland Cement (OPC) by weight. One control mix, one with GBFS, three with FA and three with GBFS-FA combined mixes were prepared. Replacements were 50% GBFS with NS and 20%, 30% and 40% FA with OPC. Preliminary investigation on development of compressive strength was carried out at 7, 28 and 90 days to ensure sustainability of waste materials in concrete matrix at room temperature. After 90days, thermo-mechanical study was performed on the specimen for a temperature regime of $200^{\circ}-1000^{\circ}C$ followed by furnace cooling. Weight loss, visual inspection along with colour change, residual compressive strength and microstructure analysis were performed to investigate the effect of replacement of GBFS and FA. Although adding waste mineral by-products enhanced the weight loss, their pozzolanicity and formation history at high temperature played a significant role in retaining higher residual compressive strength even up to $800^{\circ}C$. On detail microstructural study, it has been found that addition of FA and GBFS in concrete mix improved the density of concrete by development of extra calcium silicate gel before fire and restricts the development of micro-cracks at high temperature as well. In general, the authors are in favour of combined replacement mix in view of high volume mineral by-products utilization as fire protection.

• Computers and Concrete
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• 제34권2호
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• pp.195-212
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• 2024

The use of basalt fibers in various types of fiber-reinforced mortars has been increasing. One of the factors that expands the use of basalt fibers is that it is a natural fiber and therefore the production costs are lower than fibers such as PVA fiber. Basalt fibers have some drawbacks such as reducing the workability of mortars in which basalt fibers are added due to their structure, and negatively affecting the mechanical properties when used above a certain proportional amount depending on the type of mixture. For this purpose, in this study, as a different application, the surface of basalt fibers with different lengths (6 and 12 mm) was treated with Triton X-100 surfactant, and these disadvantages were tried to be reduced. In the study, a two-step method was followed. In the first one, the effectiveness of adding untreated and treated basalt fiber at 1, 1.25, 1.5, 1.75 and 2% by weight to the mortar mixtures was determined by conducting flow spread and flow rate as fresh mortar characteristics. In the second one, microstructural characterization and mechanical tests were performed as hardened mortar properties. The results showed that the flow characteristics of basalt fiber reinforced mortars treated with surfactant improved compared to untreated basalt fiber reinforced mortars. In terms of mechanical properties, the addition of 2% treated basalt fiber by weight to the mixtures allowed to obtain %18, %12, and%48 higher values of compressive, flexural, and tensile strength values, respectively, compared to the same amount of untreated basalt fiber mixtures.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.37-43
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• 2008

무기질계 주입재는 지반개량 재료로서 기존의 물유리계 재료를 사용할 경우 발생하는 용출현상 및 강도저하를 보완한 시멘트계 급결재와 무기질계 초미립자를 주원료로 하는 순수 무기질 재료를 사용한 것으로서, 시공 후 내구성 및 강도가 우수하고 주입재의 용출 현상이 발생하지 않아 환경오염 문제가 거의없는 영구적인 차수 및 보강에 적합한 친환경적인 재료이다. 본 연구는 지반개량 재료로서 급결성 시멘트계 재료와 순수 무기질 주입재를 주원료로 배합된 MIS(Micro Injection-process System)와 기존에 많이 쓰여지고 있는 물유리계 주입재인 SGR의 내구성 및 친환경적특성을 일축압축강도시험, 내화학성시험, 어독성시험, 화학성분 분석 등의 실험으로 비교 분석 하였다. 일축압축 시험결과 재령 28일 강도는 MIS가 SGR재료에 비해 1.7배 크게 발현 되었고, 재령 40일 이후 SGR재료는 강도가 저하하는 반면 MIS는 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 내화학성시험 결과 MIS의 길이변화율이 물유리계주입재에 비해 10배~25배 작게 나타났다. 그리고, 어독성시험 결과 MIS가 물유리계주입재에 비해 친환경적임이 증명되었고, 화학성분 분석 결과 MIS 용출액이 물유리계주입재의 용출액에 비해 $Cr^{6+}$, Pb, Si 성분이 적게 검출됨을 확인할 수 있었다. 따라서, MIS 주입재는 기존의 SGR 주입재에 비해 고강도로 공기단축 및 기초지반의 구조적 안정성이 우수하며 친환경적이라 지하수오염 등의 문제도 적을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.166-173
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• 2019

본 연구에서는 오토클레이브를 활용한 촉진양생 조건에서 실리카 원료의 반응 특성 및 이를 활용한 무기계 MiDF 콘크리트의 기초 특성을 검토하였다. 다양한 나노 물질의 반응성을 알아보기 위한 용출 특성 실험에서 오토클레이브 양생 시 Si 이온의 용출은 비결정질의 원료에서 더 높게 나타났다. 상수 분위기에서 오토클레이브 양생된 고형물은 비결정질 원료일수록 높은 질량 감소를 보였는데, 이는 이온의 용출량이 높기 때문으로 사료된다. $Ca(OH)_2$ 수용액 조건에서는 비결정질 원료가 많은 질량 증가를 보였는데, 이는 C-S-H의 생성에 기인한 것이다. 나노 실리카 재료가 MiDF의 특성에 미치는 실험에서 실리카 퓸은 대체율 5.5%까지 MiDF의 압축강도 증가와 흡수율 감소에 기여하였고, 비결정질의 고분말도 나노 실리카는 대체율이 증가함에 따라 압축강도는 저하하였지만 흡수율 감소에 기여하였다. 또한 나노 실리카를 첨가한 시험체는 기대와 달리 10,000nm 이하의 공극은 증가하였지만, 10,000~100,000nm 범위의 공극은 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 통해 비정질의 나노 사이즈 실리카를 활용하여 MiDF 콘크리트의 공극 및 흡수율을 저감이 가능함을 알 수 있었다. 그러나 목표로 하였던 50~10,000nm 사이의 공극을 줄이기 위해서는 시멘트 매트릭스에 나노 재료를 더욱 잘 분산시키는 것이 필요할 것이며, 이에 관한 연구가 지속될 필요가 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.77-91
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• 2006

국내 숏크리트 관련 기술들은 지금까지 많은 발전을 이루어 왔으나 재료, 시공 및 관련 품질규격 등에서 여전히 문제들을 가지고 있다. 국외의 경우 $39.2{\sim}58.8 MPa$에 이르는 고강도 숏크리트 시공이 가능하여 터널에서 2차 라이닝의 대체나 장기내구성의 확보가 충분히 가능한 반면, 국내의 경우 설계강도가 20.6MPa 내외로 낮은 편이며 장기내구성도 신뢰하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 숏크리트의 강도 증진을 위해 고품질 혼화재와 고성능 급결제를 적용한 현장실험을 실시하였고, 유럽통합규격(EFNARC)에 의거하여 품질평가를 수행하였다. 또한, 탄산화와 동결융해의 복합인자에 의한 열화시험을 수행하여 고강도 숏크리트의 장기내구성을 평가하였다. 실험결과 알칼리 프리계 급결제를 사용한 경우 초기강도 증진율이 $90{\sim}97%$로 가장 높게 나타났고, 실리카 흄을 혼입한 숏크리트의 압축강도는 $45.2{\sim}55.8MPa$, 휨강도는 $5.01{\sim}6.66MPa$로 혼입하지 않은 경우에 비해 각각 $37{\sim}79%$, $17{\sim}61%$의 강도 증진 효과가 나타났다. 또한, 실리카 흄 치환율이 $7.5{\sim}10%$일 때 강도증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 특히, 실리카 흄의 치환은 강섬유 혼입에 의한 숏크리트의 열화현상을 최소한으로 감소시켜, 숏크리트의 장기내구성을 확보하는데 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2C호
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• pp.121-131
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• 2006

국내 숏크리트 강도기준은 고강도 숏크리트의 개발과 적용이 활발한 유럽과 비교해 볼 때 상대적으로 낮게 설정되어 있어서 고강도 숏크리트의 품질을 평가하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 국내 숏크리트의 강도증진과 장기 내구성을 향상시킬 수 있는 방법을 모색하기 위해 현장실험을 실시하였다. 현장실험은 고품질 혼화재와 고성능 급결제를 적용한 고강도 숏크리트를 지향하였고, 숏크리트의 강도증진에 미치는 혼화재와 급결제의 영향을 파악하고자 하였다. 그리고 유럽통합규격(EFNARC)에 의거하여 품질평가를 수행하였는데, 실험결과 알칼리프리계 급결제를 사용한 경우의 초기강도 증진율이 90~97%로 가장 높게 나타나 초기강도 증진효과에 알칼리프리계 급결제가 효과적이었다. 또한, 실리카 흄을 혼입한 숏크리트는 압축강도가 45.2~55.8MPa, 휨강도가 5.01~6.66MPa로 혼입하지 않은 경우에 비해 각각 37~79%, 17~61%의 강도증진 효과가 나타났고, 실리카 흄 치환율은 7.5~10%일 때 강도증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 현장실험 결과 국내 숏크리트의 고강도화를 위해서는 알카리프리계 급결제와 실리카 흄과 같은 고품질 혼화재의 사용이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.98-105
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• 2017

본 연구에서는 후크형 강섬유와 PVA 섬유의 혼합비에 따른 하이브리드 섬유보강 시멘트 복합체의 인장거동에 미치는 변형속도의 효과에 대하여 평가하기 위하여, 후크형 강섬유와 PVA 섬유를 각각 1.5+0.5, 1.0+1.0, 0.5+1.0vol.%의 혼합비로 보강한 하이브리드 섬유보강 시멘트 복합체를 제작하였다. 그 결과, 후크형 강섬유보강 시멘트 복합체는 변형속도가 증가함에 따라 섬유와 매트릭스의 부착력이 향상되어 인장강도, 변형능력 및 파괴인성이 크게 향상되었으며, 후크형 강섬유 주변의 매트릭스에 발생하는 마이크로 균열에 의해 직선형으로 인발되는 섬유의 수가 감소하고, 인장강도 점 이후의 응력 저하가 급격하게 발생하였다. 한편, PVA 섬유는 변형속도 $10^{-6}/s$에서는 끊어지는 파괴거동이 나타났으나, 변형속도 $10^1/s$에서는 변형속도가 증가함에 따라 섬유가 인발되는 파괴거동에 의해 다중균열 개수 및 변형능력이 감소하였다. 후크형 강섬유 1.5vol.%, PVA 섬유 0.5vol.%를 혼입한 시험체(HSF1.5PVA0.5)는 PVA가 후크형 강섬유의 주변 매트릭스에 발생하는 마이크로 균열을 억제하여 후크형 강섬유의 인발저항성능을 향상시키기 때문에 가장 높은 인장강도를 나타내었으며, 변형능력 및 파괴인성의 DIF가 크게 향상되었다. 또한, 변형속도 $10^1/s$에서는 후크형 강섬유의 인발저항성능의 증가로 인하여 직선형으로 인발되는 섬유의 수가 증가하기 때문에 인장강도 점 이후의 응력 저하가 감소하여 파괴인성의 시너지는 양의 값을 나타내었다.