• 한국건축시공학회지
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• 제2권3호
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• pp.131-138
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• 2002

The objective of the study is to examine the characteristic correlations between reinforcing carbon fiber and interfacial adhesion agent since the interfacial adhesion strength between reinforcing carbon fiber and matrices is believed to be an essential element influencing the physical properties in carbon fiber reinforced cement composite using slurry method. The integrity of interfacial adhesion between reinforcing fiber and cement not only affects the quality of fiber reinforced cement composite but also influences to a large degree the physical properties of the cement composite when producing carbon fiber reinforced cement composite using slurry method. Having analyzed the physical properties 1.e., water content, tensile strength, flexural strength and flexural toughness of carbon fiber reinforced cement composite specimens, C-PAM(cation polyacrylamide) was determined to be an optimum interfacial adhesion agent. The study has also demonstrated that interfacial adhesion strength varies largely on the content and type of the reinforcing fiber. Judging from magnified view of the tensile shear cross-section using VMS(video microscope system), interfacial adhesion strength between reinforcing fiber and matrices is affected by the type of interfacial adhesion agent. According to the result of the experiments, C-PAM was determined to be an ideal interfacial adhesion agent when using carbon fiber in producing carbon fiber reinforced cement composite with the optimum content of carbon fiber being established.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.361-365
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• 2005

$O_2$, $H_2O$, acrylic acid, diaminocyclohexane 등의 저온 플라즈마를 이용하여 시멘트 보강용 탄소 섬유 표면을 친수성으로 개질한 다음, 이에 대한 효과를 살펴보았다. 물과의 접촉각이 $75{\sim}80^{\circ}$ 정도로 소수성이던 표면이 친수성으로 변하여 접촉각이 $10^{\circ}$ 이하로까지 낮아졌으며, 이에 따라 흡습성 및 수용액에서 분산성이 크게 향상되었다. 또한, 섬유표면의 제타 포텐셜이 변하여 시멘트와 정전기적 인력이 향상됨으로써 시멘트의 결착도 향상과 함께 시멘트와의 결합이 57~124%까지 향상되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.644-647
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• 2004

Modulus of rupture (MOR) and flexural toughness in hybrid fiber reinforced cement pastes mixed with micro-fiber (carbon fiber) and macro-fiber (steel fiber) and replaced with silica fume according to the fixed ratio were researched. Reinforcing efficiency in specimens were estimated by two factors, such as strengthening factor $(F_s)$ and toughening factor $(F_t)$, which were calculated from the analysis of variance (ANOVA) of the response values, such as MOR and absorbtion energy $(W_0)$. According to the experimental design by the fractional orthogonal array, nine hybrid fibrous reinforced paste series and one non-reinforced control paste were manufactured. Specimens of each series were tested by the INSTRON Inc. 8502(model) equipment in three-points bending and then measured the load-deflection response relationships. Considerable strengthening of cement pastes resulted in' the case of other factors without carbon fiber and toughening of cement pastes about all factors showed high. Based on the significance of factors related to response values from ANOVA, following assessments were available; $F_s$ or MOR: silica fume $\gg$ steel fiber $\gg$ carbon fiber; $F_t\;or\;W_0$: steel fiber > carbon fiber > silica fume. Optimized composition condition was estimated by steel fiber of $1.5\%$, carbon fiber of $0.5\%$ and silica fume $7.5\%$ in side of strengthening and steel fiber of $1.5\%$, carbon fiber of $0.75\%$ and silica fume $7.5\%$ in side of toughening.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권9호
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• pp.690-695
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• 2004

본 연구에서는 무기(강, 아스베스트와 카본) 및 유기(폴리아크릴과 폴리아마이드) 섬유가 포트랜드 시멘트의 물성 보강에 미치는 영향을 조사하였다. 각 시편의 하중-변형 관계도로부터 굽힘강도, 탄성계수, 파괴에너지 및 파괴인성 값을 구하여 서로 비교하였다. 그리고 따로 충격에너지 실험도 수행하였으며 파괴에너지와 비교하였다. 휨강도 개선에는 무기(아스베스트) 섬유보강이 가장 효과적이었으며, 충격에너지의 보강섬유로는 유기(폴리아크릴) 섬유가 가장 좋았다. 한편 강 섬유는 휨 강도와 충격에너지 양자를 동시에 보강하는 데에 가장 적합했다. 또한 강 섬유는 모든 섬유 중에서 가장 높은 파괴에너지와 파괴인성 값을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.72-83
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• 2022

본 논문에서는 전도성 재료인 탄소섬유(carbon fiber, CF)와 강섬유(steel fiber, SF)를 함유한 시멘트 모르타르의 미세구조 및 전기적 특성, 압축강도에 미치는 영향을 연구하였다. 전도성 섬유보강 시멘트 모르타르(fiber-reinforced cement mortar, FRCM)의 비저항은 4-probe 방법을 이용하여 측정하였고, 압축강도는 압축시험을 기반으로 측정하였다. 이들의 성능은 플레인 모르타르(plain mortar, PM)와 비교, 검토하였다. 게다가 전도성 FRCM 파단면의 표면형상과 구성성분은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)과 에너지 분산형 X-ray 분광분석기(energy disperse X-ray spectrometer, EDS)를 이용하여 분석하였다. 그 결과 모든 시편에서 양생재령이 경과됨에 따라 비저항이 점차 증가하는 반면, 섬유혼입률이 증가할수록 비저항은 상당히 감소하였다. 강섬유를 1.25%까지 추가하여도 시멘트 모르타르의 비저항에는 크게 영향을 미치지 않았다. 대조적으로, 탄소섬유는 낮은 함량(즉, 0.1~0.3%)에서도 비저항이 다소 감소하였고, 그 이후에는 현저히 저하되었다. 본 실험에 사용된 CF가 함유된 전도성 CFRCM의 침투 임계점은 0.4%이었고, 압축강도 성능을 유지하면서 전도성 효과를 극대화하는 최적의 탄소섬유 혼입량이라고 판단된다. 전도성 FRCM의 표면형상 및 구성성분 분석을 위해 SEM/EDS를 통해 파단면을 관찰하였다. 이러한 결과는 시멘트 모르타르 내에서 보강섬유의 미세구조 메커니즘을 확립하는 데 매우 유용할 것으로 사료된다.

• Coupled systems mechanics
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• 제6권3호
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• pp.335-349
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• 2017

To cope with the demand on giant and durable buildings, reinforcement of concrete is a practical problem being extensively investigated in the civil engineering field. Among various reinforcing techniques, fiber-reinforced concrete (FRC) has been proven to be an effective approach. In practice, such fibers include steel fibers, polyvinyl alcohol (PVA) fibers, polyacrylonitrile (PAN) carbon fibers and asbestos fibers, with the length scale ranging from centimeters to micrometers. When advancing such technique down to the nanoscale, it is noticed that carbon nanotubes (CNTs) are stronger than other fibers and can provide a better reinforcement to concrete. In the last decade, CNT-reinforced concrete attracts a lot of attentions in research. Despite high cost of CNTs at present, the growing availability of carbon materials might push the usage of CNTs into practice in the near future, making the reinforcement technique of great potential. A review of existing research works may constitute a conclusive reference and facilitate further developments. In reference to the recent experimental works, this paper reports some key evaluations on CNT-reinforced cementitious materials, covering FRC mechanism, CNT dispersion, CNT-cement structures, mechanical properties and fire safety. Emphasis is placed on the interplay between CNTs and calcium silicate hydrate (C-S-H) at the nanoscale. The relationship between the CNTs-cement structures and the mechanical enhancement, especially at a high-temperature condition, is discussed based on molecular dynamics simulations. After concluding remarks, challenges to improve the CNTs reinforcement technique are proposed.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.101-112
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• 2019

그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수, 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 향상시킨다. 본 연구는 보강섬유와 고로슬래그 미분말을 이용하여 그라우트재의 압축강도와 차수를 향상시키는데 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 고로슬래그 미분말의 비율이 높은(50% 이상) 시료에 대해 일축압축시험을 수행하였다. Mpa또한 탄소섬유와 아라미드 섬유를 비교하기 위하여 0, 0.5, 1.0%로 증가시켜 실험하였다. 탄소섬유 및 아라미드 섬유 함유량이 증가함에 따라 일축압축강도가 증가하였고 이는 그라우트재 내에 섬유에 의한 가교작용이 일축압축강도를 증가시키는 경향을 확인하였다. 또한 아라미드 섬유로 보강된 그라우트재에서 탄소섬유로 보강된 그라우트재 보다 일축압축강도가 약 10%이상 증가된 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.48-59
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• 2021

본 연구에서는 다른 재료특성을 갖는 강섬유 또는 탄소섬유만을 사용한 단일 섬유보강 모르타르(fiber-reinforced mortar, FRM)와 강 및 탄소 섬유를 혼합사용한 하이브리드 FRM의 압축·휨성능을 조사하기 위해 실험을 수행하였다. 모르타르 시편은 총 섬유혼입률 1.0%에서 부피에 의한 1+0%, 0.75+0.25%, 0.5+0.5%, 0.25+0.75% 및 0+1%의 혼합비율로 강섬유와 탄소섬유를 혼입하였다. 이들의 역학적 성능을 재령 28일에서 섬유가 없는 플레인 모르타르와 비교, 검토하였다. 모르타르의 실험결과는 강섬유 0.75% + 탄소섬유 0.25%를 혼합사용한 하이브리드 FRM가 가장 높은 압축강도와 휨강도를 나타내, 하이브리드 FRM의 시너지 보강효과를 확인할 수 있었다. 반면, 강섬유 0.5% + 탄소섬유 0.5%를 혼합사용한 하이브리드 FRM의 경우 가장 높은 휨인성을 얻었으며, 본 실험결과를 토대로 강도와 휨인성을 동시에 개선하기 위한 하이브리드 FRM의 최적의 섬유 혼합비율을 제시하였다. 게다가, FRM 시편의 이미지 분석을 위해 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통해 파단면을 관찰하였다. 이들 결과는 시멘트 매트릭스 내에서 하이브리드 보강섬유의 이미지 분석을 하는 데 큰 도움이 되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권2호
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• pp.123-134
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• 2021

In this paper, the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) grids embedded in polymer cement mortar (PCM) shotcrete (CFRP-PCM method) was conducted to repair the degraded tunnel linings with a cavity. Subsequently, the reinforcing effect of the CFRP-PCM method under different degrees of lining deterioration was quantitatively evaluated. Finally, the limit state design method of the M-N interaction curve was conducted to determine whether the structure reinforced by the CFRP-PCM method is in a safe state. The main results indicated that when the cavity is at the shoulder, the lining damage rate is more serious. In addition, the remarkably reinforcing effect on the degraded tunnel linings could be achieved by applying a higher grade of CFRP grids, whereas the optimization effect is no longer obvious when the grade of CFRP grids is too high (CR8); Furthermore, it is found that the M-N numerical values of the ten reinforcing designs of the CFRP-PCM method are distributed outside the corresponding M-N theoretical interaction curves, and these designs should be avoided in the corresponding reinforcing engineering.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.67-81
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• 2021

그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수 및 지하수위저하 또는 상승과 진동으로 인한 침하 및 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 높이고 차수를 높이는 목적으로 사용된다. 본 연구는 보강섬유를 이용하여 그라우트재료의 강도와 경화시간을 증대시키기 위하여 고로슬래그 기반의 무시멘트 그라우트재를 개발하고자 하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 고로슬래그 3종 미분말의 알칼리 자극제인 수산화칼슘을 미분말 형태로 배합하여 사용하였고 수산화칼슘의 함유량은 고로슬래그 미분말 대비 10, 20, 30%까지 치환하여 사용하였다. 또한 보강섬유 유무에 따른 강도를 비교하기 위하여 각 섬유를 0.5%씩 추가하여 실험을 수행하였다. 보강섬유인 아라미드 및 탄소섬유 함유량이 증가함에 따라 일축압축강도가 증가하였는데 이는 그라우트재 내에 섬유에 의한 가교작용이 일축압축강도를 증가시킨 것으로 확인할 수 있다. 또한 알칼리자극제의 함유량이 증가할수록 일축압축강도가 증가하였으나 순수한 시멘트 100%일 때 보다는 낮은 강도를 확인할 수 있었다. 이는 알칼리자극제인 수산화칼슘이 고로슬래그 미분말과 반응했을 때 강도 증가에 영향을 미칠 수는 있으나, 시멘트와 비교하였을 때 미분말형태보다는 용액의 형태가 더 효과적이라는 것을 알 수 있다.