• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.3-10
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• 2005

콘크리트 구조물은 다양한 요인으로 인하여 골재노출, 탈락, 표면박리, 균열발생, 철근노출 및 부식, 강도저하, 염소이온침투, 공극률 증가, 팽창 및 수축 등과 같은 여러가지 열화현상이 나타나는 문제점을 가지고 있다. 특히 상$\cdot$하수도 시설을 포함한 수처리 구조물의 경우에는 일반적인 콘크리트 구조물보다 더욱 가혹한 환경에 노출되어있기 때문에 콘크리트의 열화는 더욱 심하다고 볼 수 있다. 본 연구는 시멘트 혼입 폴리머와 에폭시수지를 복합한 내균열성 방수$\cdot$방식재를 이용한 콘크리트구조물용 방수$\cdot$방식공법을 개발하여 실용화하는데 목적이 있다. 콘크리트구조물용 방수$\cdot$방식공법의 평가를 위하여 흡수 및 투수성, 부착성, 인장강도, 내잔갈림성, 내충격성, 냉온반복성능, 내화학성능, 음용수 용출성 등 방수$\cdot$방식재에 요구되는 성능을 평가하였다. 그 결과 KS의 규격에서 규정하는 성능기준을 모두 만족하는 것으로 나타났으며, 특히 부착성능이 우수한 것으로 확인되었다. 또한 본 탄성층을 보완한 방수$\cdot$방식공법의 적용에 의해서 최대 1.49mm까지의 균열에 대하여 저항성이 있는 것으로 평가되어 내균열성 측면에서 높은 성능을 확보하고 있는 것으로 평가되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권6호
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• pp.585-599
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• 2023

Geopolymer concrete (GC) can be competently utilized as a practical replacement for cement to prevent a high carbon footprint and to give a direction toward sustainable concrete construction. Moreover, previous studies mostly focused on the axial response of glass fiber reinforced polymer (glass-FRP) concrete compressive elements without determining the effectiveness of repairing them after their partial damage. The goal of this study is to assess the structural effectiveness of partially damaged GC columns that have been restored using carbon fiber reinforced polymer (carbon-FRP). Bars made of glass-FRP and helix made of glass-FRP are used to reinforce these columns. For comparative study, six of the twelve circular specimens-each measuring 300 mm×1200 mm-are reinforced with steel bars, while the other four are axially strengthened using glass-FRP bars (referred to as GSG columns). The broken columns are repaired and strengthened using carbon-FRP sheets after the specimens have been subjected to concentric and eccentric compression until a 30% loss in axial strength is attained in the post-peak phase. The study investigates the effects of various variables on important response metrics like axial strength, axial deflection, load-deflection response, stiffness index, strength index, ductility index, and damage response. These variables include concentric and eccentric compression, helix pitch, steel bars, carbon-FRP wrapping, and glass-FRP bars. Both before and after the quick repair process, these metrics are evaluated. The results of the investigation show that the axial strengths of the reconstructed SSG and GSG columns are, respectively, 15.3% and 20.9% higher than those of their original counterparts. In addition, compared to their SSG counterparts, the repaired GSG samples exhibit an improvement in average ductility indices of 2.92% and a drop in average stiffness indices of 3.2%.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6565-6574
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• 2013

세굴방지, 하천사면보호, 하상구조물보호 등을 위해 국내에서는 프리캐스트 콘크리트 블록이 주로 사용되고 있다. 그러나 이러한 콘크리트 블록은 항상 물 또는 습윤한 환경에 접하게 되므로 내부보강재로 사용된 철근에 부식이 발생될 확률이 높으며 이로 인해 블록의 성능과 내구성이 크게 감소될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 내부보강재를 GFRP 보강근으로 대체하여 철근부식에 따른 성능저하문제를 근본적으로 해결하고자 하였으며, 콘크리트 블록에 사용되는 콘크리트에는 순환골재와 조강시멘트를 적용하여 현장적용성을 높이고자 하였다. 실험결과 조강시멘트를 사용한 순환골재콘크리트는 기존 콘크리트에 비해 작업성과 탈형강도는 유사하였으며, 재령 28일 압축강도는 약 18% 증가되었다. 하중저항성능을 측정한 결과, GFRP 보강근이 적용된 순환골재콘크리트 블록은 기존 콘크리트 블록에 비해 약 10~30%의 하중저항성능이 향상되는 것으로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.171-177
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• 2010

콘크리트 구조물은 시간 경과에 따라 화학적인 물질에 노출되거나, 염해, 중성화 등으로 인하여 콘크리트표면 결손 등이 발생하고 이에 따라 수명이 단축되는 현상이 발생할 수 있다. 특히 황산염 침식의 경우 표면 결손이 급격하게 발생하고 이에 따른 수분의 침투에 의하여 보강 재료로 사용되는 철근의 부식이 발생함에 따라 구조적으로 안정성이 하락하는 특성을 보이고 있다. 본 연구는 시멘트계 보수재의 가장 큰 단점중의 하나인 내산성의 문제점을 해결하기 위하여 알루미노실리게이트를 적용한 내산모르타르에 관한 물리적 특성을 시험을 통하여 연구하였으며 시험결과 압축강도 및 휨강도의 경우 동등한 강도를 발현하였으며, 황산용액에 침지하여 중량변화를 관찰한 내산성의 경우 시멘트계 단면복구재가 80% 이상의 중량 변화를 나타내는 반면 시험시료의 경우에는 4% 정도의 중량결손이 발생하여 내산성에 효과적인 특성을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 알루미노실리케이트류를 첨가한 내산 모르타르의 특성이 우수한 것으로 나타나 산에 의한 침식 등이 우려되는 곳에 단면복용재료로서 효과적인 특성을 발휘할 수 있을 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권1호
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• pp.67-80
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• 2019

Strengthening with near surface mounted carbon fibre reinforced polymers (NSM-CFRP) is a strengthening technique that have been used for several decades to increase the load carrying capacity of reinforced concrete members. In Iraq, many concrete buildings and bridges were subjected to a wide range of damage as a result of the last war and many other events. Accordingly, there is a progressive increase in the strengthening of concrete structures, bridges in particular, by using CFRP strengthening techniques. Near-surface mounted carbon fibre polymer has been recently proved as a powerful strengthening technique in which the CFRP strips are sufficiently protected against external environmental conditions especially the high-temperature rates in Iraq. However, this technique has not been examined yet under repeated loading conditions such as traffic loads on bridge girders. The main objective of this research was to investigate the effectiveness of NSM-CFRP strips in reinforced concrete beams under repeated loads. Different parameters such as the number of strips, groove size, and two types of bonding materials (epoxy resin and cement-based adhesive) were considered. Fifteen NSM-CFRP strengthened beams were tested under concentrated monotonic and repeated loadings. Three beams were non-strengthened as reference specimens while the remaining were strengthened with NSM-CFRP strips and divided into three groups. Each group comprises two beams tested under monotonic loads and used as control for those tested under repeated loads in the same group. The experimental results are discussed in terms of load-deflection behavior up to failure, ductility factor, cumulative energy absorption, number of cycles to failure, and the mode of failure. The test results proved that strengthening with NSM-CFRP strips increased both the flexural strength and stiffness of the tested beams. An increase in load carrying capacity was obtained in a range of (1.47 to 4.49) times that for the non-strengthened specimens. Also, the increase in total area of CFRPs showed a slight increase in flexural capacity of (1.02) times the value of the control strengthened one tested under repeated loading. Increasing the total area of CFRP strips resulted in a reduction in ductility factor reached to (0.71) while the cumulative energy absorption increased by (1.22) times the values of the strengthened reference specimens tested under repeated loading. Moreover, the replacement of epoxy resin with cement-based adhesive as a bonding material exhibited higher ductility than specimen with epoxy resin tested under monotonic and repeated loading.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.257-264
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• 2011

이 연구는 부착형 정착 장치를 갖는 CFRP(carbon fiber reinforced polymer) 긴장재의 정착에 관한 실험 연구이다. 적절한 채움재를 도출하기 위해 예비 실험을 수행하였고, 에폭시 또는 콘크리트 모르타르와 같은 5종의 재료가 채움재로 사용되었다. 실험 결과 무수축 모르타르를 사용한 시편에서 최대 인장강도를 보이므로 이 연구에서는 CFRP 긴장재용 강관 몰드의 채움재로써 무수축 모르타르를 결정하였다. 예비 실험으로 도출된 채움재를 이용하여 강관 몰드의 적정 제원을 도출하기 위해 외경, 두께 및 길에 대한 추가 실험을 수행하였다. 이 실험을 통해 무수축 모르타르를 사용한 강관 몰드의 적정 제원이 도출되었고, 이러한 제원의 강관 몰드로 정착된 CFRP 긴장재는 안정적인 인장 성능을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.595-606
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• 2012

강재의 강지적인 사용으로 인한 부식 등과 같은 문제점을 보완할 수 있는 대체 재료로서, 섬유강화 복합재료의 활용이 증대되고 있다. 하지만 일반적으로 선형의 섬유강화 복합재료를 아치형인 터널구조물의 부재로서 활용하는 데는 많은 문제점이 대두된다. 본 연구에서는 FRP 복합부재의 거동특성 파악을 위해 FRP와 콘크리트 합성부재에 대한 하중재하 실험을 수행하였다. 또한 역학적 거동분석을 위하여 동일 조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 하중재하 실험 및 수치해석결과, FRP와 콘크리트 계면특성을 고려하는 것이 보다 합리적인 해석방법인 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권3호
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• pp.275-283
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• 2012

본 연구는 철근 콘크리트 구조물의 장수명화를 위해 고성능 다기능 폴리머 시멘트 복합체의 개발을 목적으로, 우수한 성능을 갖는 VA/E/MMA (Vinyl Acetate/Ethylene/Methyl Methacrylate) 터폴리머 분말수지와 아질산형 하이드로칼루마이트를 병용한 폴리머 시멘트 모르타르의 염화물이온 침투 저항성, 중성화 저항성, 건조수축 및 철근부식 촉진시험을 통하여 그 내구성과 방청성을 검토하는 것이다. 그 결과, 폴리머 결합재비에 관계없이 칼루마이트의 치환에 의해 폴리머 시멘트 모르타르의 내구성이 일부 저하하는 경향을 보였으나, 이는 폴리머 결합재비의 증가에 따라 크게 개선되었다. 방청성의 경우 VA/E/MMA 분말수지 사용으로 시멘트 매트릭스 내 생성된 폴리머 필름에 의한 이온 및 가스투과 저항성 증대와 칼루마이트의 이온교환반응에 따른 염화물 이온 흡착 및 아질산 이온을 방출하는 자기방청기능에 의하여 우수한 방청효과를 보였다. 따라서, 철근콘크리트 구조물의 장수명화를 위해 VA/E/MMA 터폴리머 분말수지와 아질산형 하이드로칼루마이트의 병용에 의해 우수한 방청성과 내구성을 갖는 폴리머 시멘트 복합체의 개발이 가능할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제27권5호
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• pp.437-445
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• 2021

Retrofitting of structures has gained importance over the recent years. Particularly, Reinforced Cement Concrete (RCC) column strengthening has become a challenge to the structural engineers, owing to the risks and complexities involved in it. There are several methods of RCC column strengthening viz. RCC jacketing, steel jacketing and Fiber Reinforced Polymer (FRP) wrapping etc., FRP wrapping is the most promising alternative when compared to the others. The large research database shows FRP wrapping, through lateral confinement, improves the axial load carrying capacity of the columns under concentric loading. However, its confining efficiency reduces under eccentric loading. Hence a relative newer technique called Near Surface Mounting (NSM), in which Carbon FRP (CFRP) strips are epoxy grouted to the precut grooves in the cover concrete of the columns, has been thrust domain of research. NSM technique strengthens the column nominally under concentric load case while significantly under eccentric case. A novel configuration of NSM in which the vertical NSM (VNSM) strips are being connected by horizontal NSM (HNSM) strips was numerically investigated under both concentric and eccentric loading. It was found that the configuration with 6 HNSM strips performed better under eccentric loading than under concentric loading, while the configuration with 3 HNSM strips performed better under concentric loading than under eccentric loading. Hence an optimum of 4 HNSM strips is recommended as strengthening measure for the given column specifications. It was also found that Aluminum alloy cannot be used instead of CFRP in NSM applications owing to its lower mechanical properties.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.687-704
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• 2023

This study aims to examine the structural response of glass fibre-reinforced polymer (Glass-FRP) reinforced geopolymer electronic waste aggregate concrete (GEWC) compression elements under axial compression for sustainable development. The research includes the fabrication of nine GEWC circular compression elements with different reinforcement ratios and a 3-D nonlinear finite element model using ABAQUS. The study involves a detailed parametric analysis to examine the impact of various parameters on the behavior of GEWC compression elements. The results indicate that reducing the vertical distance of glass-FRP ties improves the ductility of GEWC compression elements, and those with eight longitudinal rebars have higher axial load-carrying capacities. The finite element predictions were in good agreement with the testing results, and the put forwarded empirical model shows higher accuracy than previous models by involving the confinement effect of lateral glass-FRP ties on the axial strength of GEWC compression elements. This research work contributes to minimizing the carbon footprint of cement manufacturing and electronic waste materials for sustainable development.