• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.131-136
• /
• 2019

굳지 않은 콘크리트의 적층성은 콘크리트 3D 프린팅의 핵심 요소로써 필라멘트의 변형 및 붕괴 없이 일정한 높이로 적층하는 성능이다. 적층성은 항복응력과 밀접한 관련이 있으며, 항복응력이 높을수록 우수하다. 또한, 굳지 않은 콘크리트는 압출된 후 시간경과에 따라 경화되면서 전단응력이 증가하기 때문에 적층성이 높아지게 된다. 따라서, 콘크리트 3D 프린팅 시 굳지 않은 콘크리트의 적층성 확보를 위해서는 출력되는 레이어 사이의 적절한 시간 간격(Printing Time Gap, 이하 PTG)이 필요하다. PTG가 증가함에 따라 적층성은 증가하지만, PTG가 과다하게 커지면 출력된 레이어 간의 부착성능이 감소하며, 출력시간이 길어짐에 따라서 압출성능이 저하될 수 있다. 이 연구에서는 100 MPa급 고강도 콘크리트 배합에 적합한 적층성을 확보하기 위하여 PTG를 변수로 한 3D 프린팅 실험을 수행하였으며, 이와 더불어 콘크리트 3D 프린팅 방법을 유사하게 모사할 수 있는 모의 적층실험 방법의 유효성을 검토하기 위하여 모의 적층실험을 수행하였다.

• Advances in concrete construction
• /
• 제11권2호
• /
• pp.141-149
• /
• 2021

This study is a basic research for evaluating the buildability of cementitious materials for three-dimensional (3D) printing. In the cement paste step, the thixotropy behavior according to the resting time, which represents the time interval between each layer, was analyzed. In addition, the relationship between the thixotropy behavior and 3D concrete printing buildability was derived by proposing a measurement method that simulates the 3D concrete printing buildup process. The analysis of the tendency of the thixotropy behavior according to the resting time revealed that the area of the hysteresis loop (AHyst) showed a tendency to increase and then converge as the resting time increased, which means hysteresis loop approach critical resting time for sufficient buildability. In the thixotropy behavior analysis that simulates the 3D concrete printing buildup process, the buildup ratio, which is the recovery rate of the shear stress, showed a tendency to increase and then converge as the resting time increased, which are similar results like hysteresis loop. It was concluded that AHyst and the buildup ratio can be used as parameters for determining the resting time, and they have close relationships with 3D concrete printing buildability.

• Advances in concrete construction
• /
• 제13권4호
• /
• pp.281-289
• /
• 2022

3D printing cement-based materials (3DPCBM) is an innovative rapid prototyping technology for construction materials. This study is tested on the rheological behavior, printability and buildability of steel slag (SS) content based on the extrusion system of 3D printing. 0, 8 wt%, 16 wt%, 24 wt%, 32 wt% and 40 wt% SS was replaced cement, The test results revealed that the addition of SS would increase the fluidity of the printed paste, prolong the open time and setting time, reduce the plastic viscosity, dynamic yield stress and thixotropy, and is beneficial to improve the pumping and extrudability of 3DPCBM. With the increase of SS content, the static yield stress developed slowly with time which indicated that SS is harmful to the buildability of printing paste. The content of SS in 3DPCBM can reach up to 40% at most under the condition of satisfying rheological property and buildability, it provides a reference for the subsequent introduction of SS and other industrial solid waste into 3DPCBM by explored the influence law of SS on the rheological properties of 3DPCBM.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.54-64
• /
• 2022

국내 건설산업의 지속적인 노령화 및 인력부족 문제는 노동집약적 건설업의 특성과 지속되는 청년층의 건설업계를 향한 부정적 이미지가 증가하는 현실을 감안할 때 더 이상 미래의 문제가 아니라 국내 건설업의 생존을 위해 꼭 해결해야할 선결과제임에 틀림없다. 본 연구는 국내 건설산업이 직면한 건설 인력부족의 근원적인 문제점을 조명하고 인력부족문제를 해결하기 위해 최근 5년간 패스트트랙 성향의 신속한 대응책을 마련하고 있는 영국의 MMC 사례와 약 20년간의 중장기적인 대응방안을 모색하고 있는 싱가포르의 Buildability 사례를 비교분석함으로써 양국이 제시하는 전략적 대응방안의 시사점을 도출하고 유사한 전략을 구사하기 위한 방안을 제안하였다. 그리고 본 연구가 제시한 대응전략을 프로세스 다이어그램으로 제시하여, 향후 전략개발의 방향성을 명확히 하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.375-382
• /
• 2019

본 연구에서는 개발된 프린팅 재료 및 장비를 사용하여 대상 구조물의 시공성을 파악하기 위하여 기초 성능평가 프린팅 실험을 수행하였다. 3D 프린팅 콘크리트 구조물의 시공성은 콘크리트 필라멘트 재료 특성, 시공 프로세스 및 구조물의 기하특성에 영향을 받는다. 따라서, 콘크리트 구조물의 적층하는 동안의 시공성을 파악하기 위한 실험변수로서 노즐 이동속도(=80 및 100mm/s), 토출 버킷의 스크류 분당회전속도 (RPM) 및 구조물 벽체 길이의 변장비(1.67 및 5.00)를 고려하였다. 실험변수에 따른 3D 콘크리트 구조물의 최대 적층 수 및 파괴 패턴을 토대로 시공성을 분석하였다. 본 연구에서, 80mm/s의 노즐 이동속도 및 1.67의 변장비가 3D 프린팅 시공성에 유리함을 나타낸다. 또한, 적층 시 구조물 하단부의 상대변위측정을 통해 구조물의 전도 파괴 과정을 분석하였다.

• Advances in concrete construction
• /
• 제8권2호
• /
• pp.155-163
• /
• 2019

The objective of this study was to derive a cementitious material for three-dimensional (3D) concrete printing that fulfills key performance functions, extrudability, buildability and bondability for 3D concrete printing. For this purpose, the rheological properties shown by different compositions of cement paste, the most fundamental component of concrete, were assessed, and the correlation between the rheological properties and key performance functions was analyzed. The results of the experiments indicated that the overall properties of a binder have a greater influence on the yield stress than the plastic viscosity. When the performance of a cementitious material for 3D printing was considered in relation with the properties of a binder, a mixture with FA or SF was thought to be more appropriate; however, a mixture containing GGBS was found to be inappropriate as it failed to meet the required function especially, buildability and extrudability. For a simple quantitative evaluation, the correlation between the rheological parameters of cementitious materials and simplified flow performance test results-time taken to reach T-150 and the number of hits required to reach T-150-in consideration of the flow of cementitious materials was compared. The result of the analysis showed a high reliability for the correlation between the rheological parameters and the time taken to reach T-150, but a low reliability for the number of hits needed for the fluid to reach T-150. In conclusion, among several performance functions, extrudability and buildability were mainly assessed based on the results obtained from various formulations from a rheological perspective, and the suitable formulations of composite materials for 3D printing was derived.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.157-164
• /
• 2002

In this study, attempts to analyze the case study of production design were carried out through: 1) exploration of the factors influencing the interface between architectural and production design phases; 2)application of precast technologies. Building design and construction planning in Japan may be characterized by ample use of Production Design which extends over the whole projects phases. Taking a composite construction system for apartment buildings which allow for alternative combination of different technologies as a case study object, three projects have been chosen to analyze actual process of determining product sub-system and their specification. And the expectancies of this paper are that it can be used as efficient data for improvement of system to systematize Constructability(Buildability) in korea.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.41-49
• /
• 2021

3D 프린팅 시공기술은 주로 거푸집 없이 시멘트계 재료를 적층하여 생산하는 방식을 활용한다. 3D 프린팅 시멘트계 재료는 굳지 않은 상태에서 이송성, 토출성, 적층성 관련 성능이 요구되기 때문에 기존 시공방식에서 사용되던 재료 물성에 대한 추가적인 고려가 필요하다. 이 연구의 목적은 국내외의 3D 프린팅 시멘트계 재료의 유변학적 특성에 대한 기존 연구 사례들을 비교 분석하여 3D 프린팅 시멘트계 재료의 요구 성능과 유변학적 물성과의 연관성을 조사하는 것이다. 3D 프린팅 시멘트계 재료의 점성, 항복응력, 틱소트로피에 대한 실험을 진행했던 이전 연구 사례들의 장비, 실험 및 평가 방식, 사용한 혼화제 특징을 기준으로 분류하여 조사하였다. 본 연구에서는 3D 프린팅 재료의 요구 성능을 정성적으로 유변학적 물성과의 연관성을 나타내었다. 이 연구의 결과로부터 점성은 주로 이송성과 관련이 있고 시간에 따른 항복응력의 변화, 틱소트로피는 3D 프린팅 시멘트계 재료의 적층 성능과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.35-42
• /
• 2024

이 연구에서는 기중 및 수중환경에서 출력한 3DP 콘크리트에 대하여 적층성능과 역학적 특성평가를 수행하였다. 적층성능은 굳지 않은 콘크리트에서의 Green strength test와 적층 직후와 1시간에서의 높이와 처짐량으로 평가하였다. 배합 30분 후 콘크리트 압축강도는 5.0 kPa이며, 3시간 후의 압축강도는 7.9 kPa로 초기 강도 대비 1.6배 높았다. 적층 부재의 총 높이는 출력환경과 관계없이 설계 높이를 만족하였다. 적층 1 시간 후의 기중과 수중환경에서의 처짐량은 각각 1 mm와 0.2mm로 수중환경에서 처짐량이 작게 발생하였다. 겉보기 밀도는 A-M>A-P>UW-P 시험체 순으로 나타났으며, 이는 적층 콘크리트 출력과정 중에 콘크리트와 함께 혼합된 공기의 양이 많고 수중출력 시에는 콘크리트 내부로 물이 침투되어 밀도가 낮아진 것으로 판단된다. UW-P/A-P의 압축강도 비는 재령 1일에서는 0.86이었지만, 재령 7일을 기점으로 수중 제작 콘크리트의 압축강도가 높게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권7호
• /
• pp.104-112
• /
• 2019

3D 프린팅용 시멘트 복합체 모르타르의 재료적 특성을 평가하고 굳지 않은 상태에서의 모르타르 간극비를 단일지표로 하여 프린팅이 가능한 성능 범위를 산출하였다. 시험 결과, W/B가 증가하면 모르타르 흐름값은 증가하였으며 밀도와 강도는 감소하였다. SS/B가 증가하면 모르타르 흐름값은 감소하였다. 그러나 강도와 밀도는 특정 SS/B까지 증가하다 감소하였다. Ad/B가 증가할수록 모르타르 흐름값, 밀도, 강도는 감소하였다. 이러한 경향성은 따른 3D 프린팅용 모르타르의 목표 성능 만족하기 위한 배합설계를 어렵게 한다. 한편, 간극비가 증가할수록 모르타르 흐름값은 비례적으로 증가하는 반면 밀도와 강도는 감소하는 경향을 보였으며, 그 상관성은 높게 나타났다. 이는 배합설계에 따른 재료적 특성을 제어하는 단일지표로서 간극비를 활용할 수 있음을 나타낸다. 3D 프린터로 출력 가능한 모르타르 배합범위를 시험한 결과, 간극비가 0.6~0.7일 때 출력이 가능하였다. 이를 검증하기 위해 W/B 35.0 %, SS/B 60.0 %, Ad/B 0.1%를 배합하여 간극비를 0.634로 설계했을 때 출력이 가능하였다. 그러나 3D 프린팅 출력 모르타르의 품질을 향상하기 위해서는 혼화제를 활용하는 추가적인 연구가 필요하다.