• 제목/요약/키워드: Reinforcing Material

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Numerical modeling of concrete cover cracking due to steel reinforcing bars corrosion

  • Mirzaee, Mohammad Javad;Alaee, Farshid Jandaghi;Hajsadeghi, Mohammad;Zirakian, Tadeh
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제61권6호
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    • pp.693-700
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    • 2017
  • Concrete cover cracking due to the corrosion of steel reinforcing bars is one of the main causes of deterioration in Reinforced Concrete (RC) structures. The oxidation level of the bars causes varying levels of expansion. The rebar expansions could lead to through-thickness cracking of the concrete cover, where depending on the cracking characteristics, the service life of the structures would be affected. In this paper, the effect of geometrical and material parameters, i.e., concrete cover thickness, reinforcing bar diameter, and concrete tensile strength, on the required pressure for concrete cover cracking due to corrosion has been investigated through detailed numerical simulations. ABAQUS finite element software is employed as a modeling platform where the concrete cracking is simulated by means of eXtended Finite Element Method (XFEM). The accuracy of the numerical simulations is verified by comparing the numerical results with experimental data obtained from the literature. Using a previously proposed empirical equation and the numerical model, the time from corrosion initiation to the cover cracking is predicted and then compared to the respective experimental data. Finally, a parametric study is undertaken to determine the optimum ratio of the rebar diameter to the reinforcing bars spacing in order to avoid concrete cover delamination.

Improving the Mechanical Properties of Salt Core through Reinforcing Fibers

  • Ahrom Ryu;Soyeon Yoo;Min-Seok Jeon;Dongkyun Kim;Kiwon Hong;Sahn Nahm;Ji-Won Choi
    • 센서학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.159-163
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    • 2023
  • Salt cores have attracted considerable attention for their application to the casting process of electric vehicle parts as a solution to ecological issues. However, the salt core still has low mechanical strength for use in high-pressure die casting. In this study, we investigated the improvements in the bending strength of KCl-based salt cores resulting from the use of reinforcing materials. KCl and Na2CO3 powders were used as matrix materials, and glass fiber and carbon fiber were used as reinforcing materials. The effects of carbon fiber and glass fiber contents on the bending strength properties were investigated. Here, we obtained a new fiber-reinforced salt core composition with improved bending strength for high-pressure die casting by adding a relatively small amount of glass fiber (0.3 wt%). The reinforced salt core indicates the improved properties, including a bending strength of 49.3 Mpa, linear shrinkage of 1.5%, water solubility rate of 16.25 g/min·m2 in distilled water, and hygroscopic rate of 0.058%.

Corrosion Protection Method of Reinforcing Steel in Concrete by Using Corrosion Inhibitors

  • Bae Su-Ho;Chung Young-Soo;Kim Dae-Ho
    • KCI Concrete Journal
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    • 제14권4호
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    • pp.145-150
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    • 2002
  • Reinforced concrete is inherently a durable composite material. When properly designed for the environment to be exposed and carefully constructed, reinforced concrete is capable of giving maintenance-free performance. However, unintentionally using improper materials such as non-washed sea sand having much salt together with poor controlled quality, or the concrete are placed in highly severe environment such as marine atmosphere, the corrosion of reinforcing steel in concrete becomes one of the most significant concerns of concrete. The purpose of this experimental research is to evaluate the performance of corrosion inhibitors for normal strength and high strength concrete, and to propose desirable measures for controlling corrosion of reinforcing steel in concrete. Test specimens in normal strength and high strength concrete were made with and without corrosion inhibitors. The accelerated corrosion test for reinforcing steel in concrete was adopted in accordance with JCI-SC3, which required the periodic 20 cycles for 140 days. One cycle includes 3 days for the wetting condition of $65^{\circ}C$ and $90\%$ RH, and 4 days for the drying condition of $15^{\circ}C\;and\;60\%$ RH. It was observed from the test that corrosion inhibitors in normal strength concrete and high strength concrete showed excellent corrosion resistance for reinforcing steel in concrete, but the silica fume in high strength concrete was found to have a negligible corrosion resistance if not used with corrosion inhibitors, since the chloride corrosion threshold limit in concrete containing silica fume without corrosion inhibitor was found to be considerably smaller than that of the case with corrosion inhibitor.

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재료모델 변화에 따른 아치형 해저 케이블 보호구조물의 충돌 특성 (Collision Characteristics of Arch-Type Submarine Cable Protector - Effect of Material Models)

  • 우진호;나원배
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제24권6호
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    • pp.609-616
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    • 2011
  • 콘크리트와 철근의 재료모델 그리고 스톡앵커의 낙하거리 변화에 따른 아치형 해저 케이블 보호구조물의 충돌특성을 분석하였다. 콘크리트의 재료모델로는 plastic kinematic모델과 Johnson-Holmquist Concrete모델이, 철근의 재료모델은 선형탄성모델과 plastic kinematic모델이 고려되었다. 스톡앵커의 무게는 2ton이며 낙하거리는 3, 5, 8.83m로 선정되었다. 충돌해석을 위해 유한요소해석 프로그램 ANSYS가 사용되었고, 해석시간 단축을 위해 낙하거리를 초기속도로 변화하는 기법을 사용하였다. 낙하거리 변화에 따른 재료모델의 민감성을 분석한 결과, 콘크리트의 충돌응답은 콘크리트모델에 민감하고 철근의 충돌응답은 일차적으로 철근모델에 이차적으로 콘크리트모델에 민감함을 알 수 있었다.

순환자원 활용 지반차수재의 노후저수지 보강 적용사례 및 성능검증에 관한 연구 (A Study on Application and Performance Verification of Aged Reservoir Reinforcing Method using Ground Injection Material of Utilizing Circulation Resources.)

  • 박성훈;서세관;송상훤
    • 한국농촌건축학회논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.17-24
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    • 2020
  • Reservoirs, which make up most of South Korea's reservoirs, are located in rural areas. In the case of rural reservoirs, about 75% have been reported over 50 years old aged reservoirs constructed before the 1960s. Reservoirs are important facilities that store and supply water necessary for daily life. However, if it is destroyed, the reservoir can cause a lot of damage, so continuous management is necessary. As a method for strengthening old reservoirs, a method using cement has been widely applied. However, OPC is a product that uses a lot of carbon dioxide and natural resources. Therefore, the amount of cement should be reduced. Against this background, in this study, the ground injection material of utilizing circulation resources was applied to the site. Applied reservoirs have been around for 75 years and leaks have occurred in some sections. The application method was constructed in two rows, up to a depth of 12m. After reinforcement, the electrical resistivity test was conducted three times. As a result, similar resistance was shown at 1 month after construction. And after 6 months, the saturation area decreased. And the performance after reinforcing the aged reservoir was examined. As a result of the review, this study confirmed that the applicability was equivalent to that of OPC, and the excellent performance of reinforcing the aged reservoir was shown.

토목섬유를 이용한 보강토옹벽의 개발 (A Study on the Development of Reinforced Earth wall by Geotextile)

  • 도덕현;유능환
    • 한국농공학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.63-73
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    • 1986
  • The model was developed by applying the principles of Bacot and Vidal to measure the behavior of deformation of the reinforced earth wall, and various tasts were performed by using the plastic fabric filter and the galvanized steel plate as a strip. The results obtained are as follows; 1. When the reinforced earth wall is deformed by the load, the strip is completely reinforced by the backfill materials and changed to the rigid block state, under the state of failure which permits sliding only, the next theoretical equation is formed. (H/L) . tan$\theta$ [cosO-sinOtanO] =2sinO[tan($\theta$ +0) +tanO] 2.The degree of the mutual reinforcement of the backfill material and the strip depend on the physical characteristics of the each material especially the angle of shearing resistance of the backfill material is desirable over 20$^{\circ}$ and, if it is over 400, its function could be a maximum. 3.The distribution of the maximum tensile strain of the reinforcement is changing with the height of reinforced earth wall, and when the height from bottom of the reinforced earth wall is 1.85 to 3. 35m, the maximum tensile strain appears at 2m from the skin element. The maximum tensile strain is increased by the depth of the reinforced earth wall from surface, and increased with the lapse of time after construction. 4.The failure surface of the reinforced earth wall by the concrete skin was about 60$^{\circ}$and the failure behavior of the reinforced earth wall in which the fabric filter was buried was slow, and so the pore pressure could be decreased. 5.It is possible to construct the fabric retained earth wall by the plastic fabric filter only. And the reinforcing effect between the steel plate and the plastic fabric filter is not largely different. however, in the aspect of the economic durability, the plastic fabric filter is more advantageous. 6.The reinforcing action mainly depends on the width and the length of the reinforcing materials, if possible, the full width is advantageous to enlarge the contact area with backfill. but considering the economic aspect, it is neccessary to develop the method controlling the space of the strip.

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높은 연성을 갖는 고강도 시멘트계 복합체의 재료강도 및 변형성능 (Material Strength and Deformation Performance of Highly Ductile High-Strength Cement Composite)

  • 최정일;이방연;김윤용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.51-58
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    • 2020
  • 이 논문의 목적은 다른 종류의 폴리에틸렌 섬유로 보강한 높은 연성을 갖는 고강도 시멘트계 복합체의 재료강도와 인장변형거동을 실험적으로 연구하는 것이다. 이를 위하여 압축강도 80 MPa 수준의 재료 및 배합을 결정하였고, 보강 섬유로서 2 종류의 폴리에틸렌 섬유를 사용하였다. 그리고 밀도, 압축강도, 1축 인장변형에 대한 일련의 실험을 수행하였다. 실험결과 시멘트계 복합체의 인장거동과 균열 패턴은 보강 섬유의 특성에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 적절한 폴리에틸렌 섬유를 사용함으로써 재료의 압축강도가 77.7 MPa 이고, 인장변형성능이 7.9% 변형률인 시멘트계 복합체의 제조가 가능하다는 것을 확인하였다.

강봉 및 강관을 이용한 프리스트레싱 유닛의 긴장 응력 손실 평가 (Evaluation of Prestress Loss in Prestressing Reinforcing Units using Steel Bar and Pipe)

  • 심재일;문주현
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제25권4호
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    • pp.75-82
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    • 2021
  • 이 연구의 목적은 강관과 강봉을 이용하여 프리스트레스력의 도입이 가능하도록 개발된 프리스트레싱(prestressing reinforcing units using steel bar and pipe, 이하 SP) 보강재의 응력손실을 확인하는데에 있다. 주요변수는 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기 및 도입방법이다. 실험결과 SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 직접 도입하는 초기단계에서 가장 크게 있었는데, 그 크기는 압축도입형 보다 인장도입형에서 더 크게 있었다. SP 보강재의 응력손실은 프리스트레스력이 항복강도의 80%로 도입된 P800 강종인 압축도입형 실험체에서 1.6%로 가장 낮았다. 한편 시간경과에 따른 SP 보강재의 릴랙세이션은 압축도입형의 경우 SP 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기에 관계없이 0.4~1.9%로 평가되었는데, 이는 설계기준들에서 제시하고 있는 릴랙세이션 2.5% 이하를 만족하는 수준이었다. 결과적으로 프리스트레스력 도입 즉시 발생하는 응력손실을 감안할 때에 개발된 SP 보강재의 재질과 프리스트레스력 도입방식 및 크기는 각각 P800, 압축도입형 및 항복강도의 80%로 추천된다.

AFRP 보강 콘크리트 슬래브의 충격 특성에 관한 연구 (Impact Characteristics of AFRP Reinforced Concrete Slab)

  • 박승진
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제14권4호
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    • pp.492-500
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    • 2018
  • 연구목적: 본 논문에서는 이와 같은 배경을 근거로 충격하중 재하시 신소재 섬유로 보강한 콘크리트 슬래브 거동을 연구하는 것을 주 목적으로 알루미늄 섬유를 이용한 AFRP로 보강한 콘크리트 슬래브 중앙의 강재를 자유낙하 시켰을 때 충격실험을 검토하고자 한다. 연구결과: 신소재를 콘크리트 부재의 보강재로 이용하는 연구는 정적 하중하에서 휨 및 전단에 관한 연구나 반복하중 하에서 피로하중에 관한 연구와 PC 보에서의 적용에 관한 연구 등이 많이 보고 되고 있다. 결론: 신소재를 콘크리트 부재의 보강근으로 이용하는 연구의 일환으로 본 논문에서는 알루미늄 섬유로 보강된 조립상 AFRP 로트를 이용한 콘크리트 슬래브를 설치하여 동적거동에 대해서 실험을 실시하였다.

고강도 철근과 변형경화형 시멘트복합체를 사용한 보의 균열거동 및 휨 성능 (Cracking Behavior and Flexural Performance of RC Beam with Strain Hardening Cement Composite and High-Strength Reinforcing Bar)

  • 장석준;강수원;윤현도
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.37-44
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    • 2015
  • 본 연구는 변형경화형 시멘트 복합체(strain hardening cement composite, SHCC)가 고강도 철근이 배근된 보의 휨 거동에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시되었다. 또한, 본 연구에서는 SHCC가 철근콘크리트 휨 부재의 균열완화성능 및 연성에 미치는 영향을 분석하였으며, 실험결과를 토대로 하여 이론적인 휨 강도 예측 방법을 제안하였다. 실험을 위하여 시멘트 복합체의 종류 및 강도, 철근의 항복강도를 변수로하여 총 6개의 실험체를 제작하였다. 가력을 위해 단순 보 실험체를 500 kN용량의 유압 엑추에이터를 사용하여 변위제어 방식으로 4점 가력 하였다. 실험결과 SHCC를 사용한 경우 일반 고강도 철근콘크리트 보에 비하여 균열완화성능 및 연성이 증가하는 양상을 나타내었다. 특히 고강도 철근을 배근한 경우 휨 내력에 큰 차이를 나타내었으며, 이는 SHCC 대체가 800 MPa급 이상의 고강도 철근을 휨 철근으로 적용할 수 있는 가능성을 보여주는 것으로 판단된다. 예측된 휨 거동 산정 기법을 제한된 실험의 휨 내력을 잘 예측하는 것으로 나타났으며, 향후 SHCC의 인장강도 모델분석을 통해 보다 명확한 제안을 할 수 있을 것으로 판단된다.