• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.16-22
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• 2021

폴리우레탄폼(PUF)은 연질, 반경질, 경질 형태로 제작이 가능하여 산업적으로 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그 중에서도 경질 폴리우레탄폼은 우수한 기계적 특성과 낮은 열전도도를 가지고 있어, 건축물의 단열재와 천연가스 운수송 분야에서 보냉재로 사용되고 있다. 해당 분야에서는 기계적 강도는 높이고 열전도도는 낮추고자 하는 기술적 수요가 꾸준히 요구되고 있다. 본 연구에서는 경질 폴리우레탄폼을 제작하고, 교반기의 임펠러 형태(Propeller, Dispersed turbine)에 따른 폼의 미세구조와 물성 변화를 연구하였다. FE-SEM 이미지 및 Micro-CT 분석을 통해 Dispersed turbine으로 제조한 폼의 평균 기공 크기가 Propeller로 제조한 기공보다 21.5% 작은 것을 확인하였다. 압축 강도는 작은 기공을 가진 폼에서 15.4% 향상되었고, 열전도도는 3.1% 감소하였다. 이러한 결과는 PUF 복합재 제조에 활용될 수 있다.

• Computers and Concrete
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• 제27권3호
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• pp.241-252
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• 2021

An experimental program was conducted to investigate the fresh properties, mechanical properties and durability characteristics of the self-compacting mortars (SCM) produced with pumice powder and Artificial Lightweight Fine Aggregate (aLWFA). aLWFA was produced by using fly ash. A total of 16 different mixtures were designed with a constant water-binder ratio of 0.37, in which natural sands were partially replaced with aLWFA and pumice powder at different volume fractions of 5%, 10% and 15%. The artificial lightweight aggregates used in this study were manufactured through cold bonding pelletisation of 90% of class-F fly ash and 10% of Portland cement in a tilted pan with an ambient temperature and moisture content. Flowability tests were conducted on the fresh mortar mixtures beforehand, to determine the self-compacting characteristics on the basis of EFNARC. To determine the conformity of the fresh mortar characteristics with the standards, mini-slump and mini-V-funnel tests were carried out. Hardened state tests were conducted after 7, 28 and 56 days to determine the flexural strength and axial compressive strength respectively. Durability, sorptivity, permeability and density tests were conducted at the end of 28 days of curing time. The test results showed that the pumice powder replacement improved both the fresh state and the hardened state characteristics of the mortar and the optimum mixture ratio was determined as 15%, considering other studies in the literature. In the aLWFA mixtures used, the mechanical and durability characteristics of the modified compositions were very close to the control mixture. It is concluded in this study that mixtures with pumice powder replacement eliminated the negative effects of the aLWFA in the mortars and made a positive contribution.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권3호
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• pp.259-272
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• 2022

Rockburst is a dynamic, multivariate, and non-linear phenomenon that occurs in underground mining and civil engineering structures. Predicting rockburst is challenging since conventional models are not standardized. Hence, machine learning techniques would improve the prediction accuracies. This study describes decision based uncertainty models to predict rockburst in underground engineering structures using gradient boosting algorithms (GBM). The model input variables were uniaxial compressive strength (UCS), uniaxial tensile strength (UTS), maximum tangential stress (MTS), excavation depth (D), stress ratio (SR), and brittleness coefficient (BC). Several models were trained using different combinations of the input variables and a 3-fold cross-validation resampling procedure. The hyperparameters comprising learning rate, number of boosting iterations, tree depth, and number of minimum observations were tuned to attain the optimum models. The performance of the models was tested using classification accuracy, Cohen's kappa coefficient (k), sensitivity and specificity. The best-performing model showed a classification accuracy, k, sensitivity and specificity values of 98%, 93%, 1.00 and 0.957 respectively by optimizing model ROC metrics. The most and least influential input variables were MTS and BC, respectively. The partial dependence plots revealed the relationship between the changes in the input variables and model predictions. The findings reveal that GBM can be used to anticipate rockburst and guide decisions about support requirements before mining development.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.59-63
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• 2021

본 연구는 대심도 조건의 고효율 그라우팅 기술개발을 위한 그라우트재 배합비를 제시한 것으로써 연구에 사용된 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 마이크로 시멘트(S8000-E)의 배합별 특성과 첨가제 효과를 점도 실험, 입경분석 실험, Gel-Time 실험, 일축압축강도 실험을 통해 확인하였다. 점도실험 결과 점도적인 측면에서 고려하였을 때 OPC가 유리하지만 입경 분석을 통한 암반 절리 간격 통과 고려 시 S8000-E가 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. Gel-Time 실험 결과 OPC보다 S8000-E에서 효율적인 값을 나타내었으며 실리카퓸(SF) 적용 시에도 그라우트재로서 주입에는 문제가 없음을 확인하였다. 일축압축강도 시험결과 실리카퓸(SF) 함유량 증가에 따른 강도 증진 효과 및 양생시간에 따른 압축강도 변화를 확인하였으며 여러 가지 실험을 통해 산정된 최적의 배합비는 S8000-E, w/c=70%, 실리카퓸(SF)=6%, 7일 양생으로 대심도 조건의 고효율 그라우트재로서 주입에 가장 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권11호
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• pp.5-11
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• 2022

본 연구는 고로슬래그미분말(SG) 및 강섬유(SF)를 적용한 고유동 흙막이 벽체 재료(RWM)의 역학적 성능을 평가하기 위한 것으로써, 흙막이 벽체 재료의 재료분리저항성, 유동성, 연행공기량을 확보하기 위하여 고성능감수제, 공기연행제 및 증점안정화제를 굳지 않은 흙막이 벽체 재료에 적정량을 사용하였다. 흙막이 벽체 재료 경화체의 강도특성을 고찰하기 위하여 압축, 할열 인장 및 휨강도를 소정의 재령에서 측정하였으며, 표면전기저항, 흡수율 실험을 통하여 흙막이 벽체 재료의 역학적 성능을 평가하였다. 실험결과에 따르면 SGC 배합은 OPC 배합에 비하여 대체적으로 우수한 성능을 나타내었으며, SF는 흙박이 벽체 재료의 역학적 성능향상에 효과적인 것으로 조사되었다. 특히, SG의 사용은 흙막이 벽체 재료의 장기강도 발현 뿐만 아니라 차수성능 향상에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.29-39
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• 2022

본 연구에서는 용탈 저감 효과가 있는 합성폴리머 실리카졸의 그라우트 성능을 평가하고, 기존 물유리계 SGR 주입재와 비교한 내용을 다루었다. 강도 및 내구성에 대한 실내실험 결과 합성폴리머 실리카졸는 물유리계 주입재 대비 2배 이상 높은 일축압축강도, 수축률 및 투수성에서 현저히 낮은 값을 보여주었고, pH는 먹는 물 수질기준인 8.5 이하였다. 용탈시험결과 합성폴리머 실리카졸의 Na₂O 용출량은 물유리계 주입재 대비 3~4배 작게 측정되었다. 이러한 결과로 보아 합성폴리머 실리카졸은 기존 물유리계 주입재보다 더 우수한 내구성 및 차수성을 가지는 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.607-618
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• 2022

본 연구는 황토와 무기질 결합재의 수화반응을 이용하여 빗물저류조용 황토투수블록을 개발한 연구로서 제조과정의 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 페로니켈슬래그 순환자원을 골재로 활용하고 황토투수블럭을 제작하여 물성분석을 하였다. 도심지 내 투수성 포장을 확대하고 공극이 막혀 투수기능 상실을 방지하여 우수유출저감용 빗물관리시설에 사용하기 위한 것으로써 도시지역에서 열섬현상과 도심 집중강우에 따른 도로침수 포장체 파손 등이 대한 방안으로 활용이 가능하다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.641-649
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• 2022

본 연구는 우리가 사용하고 있는 포틀랜드 시멘트와 골재로 사용되는 천연모래를 산업부산물로 전량 대체하여 비소성 시멘트 모르타르를 개발하고자 하였다. 포틀랜드 시멘트를 대체하기 위해 고로슬래그, 순환유동층 플라이애시, 미분탄 플라이애시를 사용하였으며 천연골재를 페로니켈 슬래그로 대체하였다. 페로니켈슬래그를 적용한 비소성 시멘트 모르타르의 특성을 파악하기 위해 입도 크기를 분류하여 실험을 실시하였다. 플로우 테스트를 통해 유동성 및 작업성을 확인하였으며, 휨 및 압축강도 시험은 재령 3, 7, 28일 실시하였다. 또한 염소이온 침투 시험을 통해 내구성을 파악하였다. 연구 결과, 시멘트와 골재를 산업부산물로 전량 대체한 결합재는 건설재료로 활용 가능성이 높은 것으로 판단된다. 특히 장기강도발현과 내구성확보에 유리한 것으로 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.309-324
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• 2022

The post-fire elastic stiffness and performance of concrete-filled steel tube (CFST) columns containing recycled aggregate concrete (RAC) has rarely been addressed, particularly in terms of material properties. This study was conducted with the aim of assessing the modulus of elasticity of recycled aggregate concrete-filled steel tube (RACFST) stub columns following thermal loading. The test data were employed to model and assess the elastic modulus of circular RACFST stub columns subjected to axial loading after exposure to elevated temperatures. The length/diameter ratio of the specimens was less than three to prevent the sensitivity of overall buckling for the stub columns. The gene expression programming (GEP) method was employed for the model development. The GEP model was derived based on a comprehensive experimental database of heated and non-heated RACFST stub columns that have been properly gathered from the open literature. In this study, by using specifications of 149 specimens, the variables were the steel section ratio, applied temperature, yielding strength of steel, compressive strength of plain concrete, and elastic modulus of steel tube and concrete core (RAC). Moreover, parametric and sensitivity analyses were also performed to determine the contribution of different effective parameters to the post-fire elastic modulus. Additionally, comparisons and verification of the effectiveness of the proposed model were made between the values obtained from the GEP model and the formulas proposed by different researchers. Through the analyses and comparisons of the developed model against formulas available in the literature, the acceptable accuracy of the model for predicting the post-fire modulus of elasticity of circular RACFST stub columns was seen.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권1호
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• pp.19-30
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• 2022

The static strength and fatigue crack resistance of the aircraft skin structures depend on the materials used and joint type. Most of the commercial aircraft's skin panel structures are made from aluminium alloy and carbon fibre reinforced epoxy. In this study, the fatigue resistance of four joint configurations (metal/metal, metal/composite, composite/composite and composite/metal) with riveted, adhesive bonded, and hybrid joining techniques are investigated with experiments and finite element analysis. The fatigue tests were tension-tension because of the typical nature of the loads on aircraft skin panels susceptible of experimenting fatigue. Experiment results suggest that the fatigue life of hybrid joints is superior to adhesive bonded joints, and these in turn much better than conventional riveted joints. Thanks to the fact that, for hybrid joints, the adhesive bond provides better load distribution and ensures load-carrying capacity in the event of premature adhesive failure while rivets induce compressive residual stresses in the joint. Results from FE tool ABAQUS analysis for adhesive bonded and hybrid joints agrees with the experiments. From the analysis, the energy release rate for adhesive bonded joints is higher than that of hybrid joints in both opening (mode I) and shear direction (mode II). Most joints show higher energy release rate in mode II. This indicates that the joints experience fatigue crack in the shear direction, which is responsible for crack opening.