• Smart Structures and Systems
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• 제18권2호
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• pp.217-231
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• 2016

The present work aims to develop piezoresistive sensors of excellent piezoresistive response attributable to change in nanoscale structures of multi-wall carbon nanotube (MWNT) embedded in cement. MWNT was distributed in a cement matrix by means of polymer wrapping method in tandem with the ultrasonication process. DC conductivity of the prepared samples exhibited the electrical percolation behavior and therefore the dispersion method adopted in this study was deemed effective. The integrity of piezoresistive response of the sensors was assessed in terms of stability, the maximum electrical resistance change rate, and sensitivity. A composite sensor with MWNT 0.2 wt.% showed the lowest stability and sensitivity, while the maximum electrical resistance change rate exhibited by this sample was the highest (96 %) among others and even higher than those found in the literature. This observation was presumably attributed by the percolation threshold and the tunneling effect. As a result of the MWNT content (0.2 wt.%) of the sensor being near the percolation threshold (0.25 wt.%), MWNTs were close to each other to trigger tunneling in response of external loading. The sensor with MWNT 0.2 wt.% was able to maintain the repeatable sensing capability while sustaining a vehicular loading on road, demonstrating the feasibility in traffic flow sensing application.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권6호
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• pp.727-738
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• 2023

계면은 콘크리트 강도 결정 요인 중 가장 약한 영역으로, 골재와 시멘트 페이스트 사이에서 형성된다. 경량골재는 원재료를 팽창, 소성시켜 제조하기 때문에 표면에 수많은 공극을 형성하여 밀도가 낮은 장점을 지니지만 골재 강도가 약하다. 콘크리트는 골재강도가 약하면 골재의 파단이 발생한다. 경량골재의 콘크리트 적용은 골재 파단 때문으로 계면의 강도가 중요하다. 본 연구에서는 경량골재의 계면강도 증진을 위해 고로슬래그 미분말로 골재표면을 코팅하고, 시험체의 임피던스를 비교하여 표면개질에 의한 계면 변화를 분석하였다. 실험결과, 경량골재 표면코팅 시 압축강도가 약 4%정도 증가하였고, 강도 증가에 따라 임피던스 값 중 레지스턴스 값이 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.268-275
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• 2021

콘크리트의 강도를 결정하는 3가지 요인은 시멘트 페이스트의 강도, 골재의 강도, 골재와 시멘트페이스트 계면영역의 강도가 있다. 이 중 계면영역의 강도가 가장 취약하다. ITZ(Interfacial Transition Zone)는 10~50㎛로 형성되며, 수산화칼슘의 비율은 높아지고, CSH는 낮은 비율을 나타낸다. 높은 수산화칼슘 비율은 ITZ의 부착강도 저하의 원인이 된다. 이로인해 ITZ는 더 약한 영역이 된다. ITZ의 문제점은 경량골재를 활용할 때 더 불리한 요소로 나타난다. 계면특성의 기존연구는 계면파괴인성을 측정하고, 계면에 영향을 주는 인자들을 파악했고, 굵은 골재를 사용하지 않은 시멘트 경화체에 SEM과 XRD분석을 진행했다. 또한 EMPA-BSE장비를 활용하여 미세구조를 파악하였다. 하지만 기존의 연구에서는 미세구조와 역학적 성질 파악에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 천연골재와 경량골재 계면을 파악하기 위해 EIS측정 장비를 활용하여 전기저항을 측정하는 방식을 채택하였고, 경량골재 겉면을 고로슬래그 코팅을 통해 계면상태의 변화를 실험하였다. 실험결과, 천연골재와 경량골재의 압축강도는 밀도가 높은 천연골재 높은 강도를 나타냈고, 경량골재 표면 코팅 시 천연골재 이상의 강도를 나타냈으며, 골재 종류별 전기저항의 차이를 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.498-505
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• 2020

골재는 콘크리트 체적의 약 70~85%를 차지하며, 콘크리트의 건조수축을 저감시켜주는 필수요소이다. 하지만 고층건축물 건설시 천연골재의 높은 하중으로 인해 문제점으로 작용한다. 고층 건물 건설시 하중이 커지게 되면 크리프가 발생하고 지반이 침식될 우려가 있으므로 기초를 크게 설계하고 암반층까지 깊게 내린 지정이나 파일등을 설치해야 하므로 공사비 및 재료비가 늘어 경제적 문제점이 있다. 콘크리트의 하중을 줄이기 위해 골재의 경량화를 진행하고 있다. 하지만 인공경량골재는 천연 골재에 비해 높은 흡수율과 낮은 부착강도로 인해 골재와 페이스트 사이의 계면에 영향을 주고 콘크리트 전체 강도에 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 천연골재와 경량골재 종류별 계면을 파악하기 위해 비파괴 실험인 EIS측정 장비를 활용하여 전기저항을 측정하는 방식을 채택하였고, 경량골재 겉면을 고로슬래그 코팅을 통해 계면상태의 변화를 실험하였다. 실험결과, 골재 종류별 및 코팅유무에 따른 압축강도의 차이를 보였고, 경량골재 종류별 임피던스 값과 위상각의 차이를 보였다.