• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.465-471
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• 2009

화재시 고강도콘크리트의 폭렬현상을 막고 내부철근 온도의 상승을 억제하기 위하여 폴리프로필렌섬유와 강 섬유를 동시에 사용하는 섬유혼입공법을 제안하였다. 섬유혼입공법을 40~100 MPa 고강도콘크리트 배합에 적용하여 가 열재하방법으로 열적특성을 평가한 후 내화성능을 평가하기 위하여 구조부재에 내화시험을 실시하였다. 2기의 기둥시 험체를 제작하여 ISO 834 표준내화곡선에 따라 180분 비재하 내화시험을 실시하였다. 폭렬은 발생하지 않았으며, 표면 부의 색은 분홍색을 띤 회색으로 변했다. 깊이 60 mm부터 내부 콘크리트의 온도가 급감하였으며, 60분 가열 후 온도구 배는 보통콘크리트보다 5배 적은 2.2oC/mm로 측정되었다. 180분 내화시험 후의 최종온도는 모서리철근이 488.0oC, 중앙 철근이 350.9oC이며, 철근의 총 평균온도는 419.5oC이다. 모서리철근과 중앙철근의 평균온도차는 137.1oC였다. 가열 후 100~150oC부근에서 콘크리트와 철근의 온도상승추세가 변하는데 이는 강섬유와 폴리프로필렌섬유를 혼입한 콘크리트의 온도구배가 낮고, 철근으로의 수분이동과 내부 수분의 막힘현상, 그리고 수분의 기화열 때문이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.321-330
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• 2011

최근, 고강도 콘크리트의 잔존 역학적 특성에 관한 섬유의 혼입과 고온의 영향은 실험적으로 연구되어지고 있다. 이 논문에서는 고온에 노출된 물시멘트비 55%, 42% 및 35%에 따른 콘크리트의 잔존 역학적 특성을 0.05~0.20 vol.%의 범위로 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 콘크리트와 비교하여 평가하였고, 고려된 요인은 섬유 혼입량, 콘크리트 강도 및 재하 하중량이다. 폭렬 발생 시간, 열팽창 변형, 길이 변화 및 중량 감소의 측정과 압축강도, 탄성계수 및 에너지 흡수 능력의 평가를 실시했다. 결과로서는 고온에 노출된 50 MPa급 콘크리트의 폭렬을 방지하기 위해서 0.05 vol.% 이상의 PP섬유가 필요했다. 또한, PP섬유의 단면적은 고온에 노출된 섬유보강 콘크리트의 폭렬 경향과 잔존 역학적 특성에 관해서 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 외부 하중은 콘크리트의 잔존 역학적 특성 뿐만 아니라 폭렬의 위험 및 취성적 경향을 증가시켰다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.397-400
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• 2008

본 연구의 효율적 연구수행을 위해 우선 관련 선진외국의 연구성과 분석 검토를 기반으로 한 명확한 이론적 규명 및 실험/해석 변수 산정을 선행연구로 수행하고, 이를 토대로 관련 기 수행된 고온영역 재료적 물성 역학적 특성을 규명한 후 Fiber Cocktail 혼입 유무에 따른 40${\sim}$100 MPa 고강도 콘크리트에 대한 유한요소해석법(ABAQUS)을 적용한 구조요소 전열 시뮬레이션 해석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째. 40, 50, 60 MPa의 고강도 콘크리트는 30 MPa 보통강도 콘크리트와 해석모델이 유사한 전열특성 경향을 나타내고 있는 것으로 해석되었다. 둘째, 80, 100 MPa의 고강도 콘크리트의 해석모델은 보통강도 모델에 비해 약간 낮은 성향의 전열특성을 나타내는 것으로 해석되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권3호
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• pp.223-231
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• 2010

The serious issue of tall building is to ensure the fire-resistance of high strength concrete. The fire resistant finishing method is necessarily essential in order to satisfy the fire resistance time of 3 h required by the law. The fire resistant finishing method is installed by applying a fire resistant material as a method of shotcrete or a fire resistant board to high strength concrete surface. This method can reduce the temperature increase of the reinforcement embedded in high strength concrete at high temperature due to the installation thickness control. This study is interested in identifying the effectiveness of inorganic alumino-silicate compounds including the inorganic admixture such as fly ash and meta-kaolin as the fire resistant finishing materials through the analysis of fire resistance and components properties at high temperature. The study results show that the fire resistant finishing material composed of fly ash and meta-kaolin has the thermal stability of the slight decrease of compressive strength at high temperature. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction by the reason of the thermal analysis result not showing the decomposition of calcium hydrate. Inorganic compounds composed of fly ash and meta-kaolin is evaluated to be very effective as the fire resistance material for finishing to protect the concrete substrate by the reason of those simplicity in both application and manufacture. The additional study about the adhesion in the interface with concrete substrate is necessary for the purpose of the practical application.

• Computers and Concrete
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• 제22권1호
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• pp.93-100
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• 2018

It is seldom possible that geotechnical materials like rocks and concretes found without joints, cracks, or discontinuities. Thereby, the impact of micro-cracks on the mechanical properties of them is to be considered. In the present study, the effect of micro-crack on the failure mechanism of rock specimens under uniaxial compression was investigated experimentally. For this purpose, thermal stress was used to induce micro-cracks in the specimens. Several cylindrical and disk shape specimens were drilled from granite collected from Zanjan granite mine, Iran. Some of the prepared specimens were kept in room temperature and the others were heated by a laboratory furnace to different temperature levels (200, 400, 600, 800 and 1000 degree Celsius). During the experimental tests, Acoustic Emission (AE) sensors were used to monitor specimen failure at the different loading sequences. Also, Scanning Electron Microscope (SEM) was used to distinguish the induced micro-crack by heating in the specimens. The fractographic analysis revealed that the thin sections heated to $800^{\circ}C$ and $1000^{\circ}C$ contain some induced micro-fractures, but in the thin sections heated to $200^{\circ}C$, $400^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$ have not been observed any micro-fracture. In the next, a comprehensive experimental investigation was made to evaluate mechanical properties of heated and unheated specimens. Results of experimental tests showed that induced micro-cracks significantly influence on the failure mode of specimens. The specimens kept at room temperature failed in the splitting mode, while the failure mode of specimens heated to $800^{\circ}C$ are shearing and the specimens heated to $1000^{\circ}C$ failed in the spalling mode. On the basis of AE monitoring, it is found that with increasing of the micro-crack density, the ratio of the number of shear cracks to the number of tensile cracks increases, under loading sequences.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.131-139
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• 2012

콘크리트 기둥에 사용되는 횡방향 철근은 압축콘크리트 파괴 시 횡방향 벌어짐을 구속하여 폭렬을 줄일 수 있고 콘크리트의 연성을 증가시키는 데에 유효하며 강도손실 보상효과가 있다. 이를 규명하기 위하여, 띠철근의 간격과 나선철근을 변수로 한 실험체를 제작하여 가열실험을 수행하였다. 이 때 전기로 온도를 $300^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$로 설정하여 $13.33^{\circ}C$/분의 속도로 가열하고 2시간동안 그 온도를 유지시켰다. 냉각된 실험체에 대해 응력-변형률 곡선을 구하기 위한 압축실험을 수행하고, 이로부터 탄성계수, 잔존 내력 및 변형률 등의 잔존 역학적 특성을 분석하였다. 실험결과 횡방향 철근비가 높을수록 철근이 콘크리트를 구속하여 다축 응력 상태가 되기 때문에 고온을 받은 콘크리트의 잔존 최대응력이 커지고 더욱 큰 변형을 발휘할 수 있는 있는 것을 확인하였다. 이울러, 콘크리트의 잔존 탄성계수의 감소율은 횡방향 철근의 구속효과로 작아지는 것으로 분석되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권2호
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• pp.183-202
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• 2019

고준위방사성폐기물의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하고 처분시스템의 성능을 평가하기 위해서는 열-수리-역학적인 복합 거동 변화에 대한 이해가 반드시 필요하고 이를 반영하여 해석해야만 한다. 하지만 한국형 기준 처분시스템에서의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하기 위해 수행된 기존의 연구들은 이러한 복합거동 특성을 반영하지 않고 열 해석 결과만을 근거로 처분시스템을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 반영하여 한국형 기준 처분시스템의 성능을 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용하여 평가하였다. 고준위방사성폐기물이 처분된 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도는 급격히 증가하다가 붕괴열의 감소로 온도는 서서히 감소하였으며, 해석 기간 1,000년 동안 벤토나이트 완충재의 최고 온도는 설계 기준인 $100^{\circ}C$ 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 처분용기와 벤토나이트 완충재의 계면에서의 최고 온도는 약 3.21년이 지난 시점에 용기의 중간 지점에서 약 $96.2^{\circ}C$로 나타났으며, 암반에서의 최고 온도는 폐쇄 후 약 17년이 지난 시점에서 약 $68.2^{\circ}C$로 계산되었다. 처분용기 부근 벤토나이트 완충재는 처분 초기에 온도 변화에 따른 건조현상이 발생하여 포화도가 감소하지만, 시간이 지남에 따라 주변 암반으로부터의 지하수 유입에 의해 포화도가 증가하는 것으로 계산되었다. 이후, 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재 모두 약 266년 이후 완전히 포화되는 것으로 계산되었다. 처분시스템에서의 온도 변화에 따른 열응력 그리고 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압으로 인한 응력 변화가 처분장 주변 암반에 미치는 영향을 평가하고자 수치해석에서 계산된 응력을 스폴링 강도(spalling strength)와 Mohr-coulomb 파괴 기준식과 비교하였다. 계산 결과 일축압축강도와 스폴링 강도에 도달하지 않는 것으로 나타나 처분시스템이 스폴링에 의한 파괴는 나타나지 않을 것으로 판단되며, Mohr-coulomb 파괴 기준 역시 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 수치해석 코드와 방법론은 다양한 조건에서의 한국형 기준 처분시스템에 대한 성능평가뿐만 아니라, 복층 처분시스템에 대한 설계와 성능평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제1권2호
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• pp.86-90
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• 1995

Theoretical predictions for thermodynamically stable phases which formed when alkali(sodium and potassium) vapors reacted with alumina-chromia refractories under coal gasifying atmosphere were confirmed experimentally using a laboratory-scale coal gasifying reaction system and a commercial alumina-chromia refractory using SEM, XRD, and EDAX. Alkali concentration profiles in the refractory as a function of time were also determined. The results showed that the compounds that formed were $X_2O{\cdot}Al_2O_3, X_2O{\cdot}Cr_2O_3, X_2O{\cdot}5Al_2O_3, X_2O{\cdot}7Al_2O_3, X_2O{\cdot}11Al_2O_3(X=Na^+ \;or\; K^+)$, depending upon the alkali concentration and time of exposure at high temperatures. The presence of sulfur in gasifying atmospheres did not appear to affect the alkali reaction produces. Alkali pentration into the alumina-chromia refractory was deep and the formation of the $Na_2O{\cdot}Al_2O_3/K_2O{\cdot}Al_2O_3$ compunds resulted in the serious deformation of the refractory due to the large volume expansion at the reaction surface. The hot face of the alumina-chromia refractory in service under an alkali environment is prone to failure by alkali attack.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집A
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• pp.316-321
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• 2000

The role of fatigue on the surface damage of 5% chrome cold milling work roll is evaluated. Uniaxial and torsional fatigue tests are carried out, and the baseline data for fatigue life evaluation are established. An appropriate multiaxial fatigue parameter is developed from the fatigue data. Fatigue tests are also performed under compressive mean stresses, and a mean stress model is formulated. A computer program is developed to assess the interaction of fatigue and grinding of the roll. The fatigue damage is computed for selected servicing conditions. It is found that the fatigue damage can be an important issue when the effect of mean stress is ignored, however the fatigue damage is negligibly small when the effect of mean stress including the residual stresses currently used is fully accounted. The result indicates that spalling due to the growth of thermal shock cracks is more important than fatigue damage in roll surface failure.

• Corrosion Science and Technology
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• 제7권3호
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• pp.145-151
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• 2008

Material degradation such as high temperature oxidation of metallic material is a severe problem in energy generation systems or manufacturing industries. The metallic materials are oxidized to form oxide films in high temperature environments. The oxide films act as diffusion barriers of oxygen and metal ions and thereafter decrease oxidation rates of metals. The metal oxidation is, however, accelerated by mechanical fracture and spalling of the oxide films caused by thermal stresses by repetition of temperature change, vibration and by the impact of solid particles. It is therefore very important to investigate mechanical properties and adhesion of oxide films in high temperature environments, as well as the properties in a room temperature environment. The oxidation tests were conducted for Ni and Ni-Co alloy under high temperature corrosive environments. The hardness distributions against the indentation depth from the top surface were examined at room temperature. Dynamic indentation tests were performed on Ni oxide films formed on Ni surfaces at room and high temperature to observe fractures or cracks generated around impact craters. As a result, it was found that the mechanical property as hardness of the oxide films were different between Ni and Ni-Co alloy, and between room and high temperatures, and that the adhesion of Ni oxide films was relatively stronger than that of Co oxide films.