• Smart Structures and Systems
• /
• 제20권2호
• /
• pp.175-180
• /
• 2017

The load-carrying capacity and structural behavior of concrete-filled steel tube (CFST) structures is highly influenced by the grouting compactness in the steel tube. Due to the invisibility of the grout in the steel tube, monitoring of the grouting progress in such a structure is still a challenge. This paper develops an active sensing approach with combined piezoceramic-based smart aggregates (SA) and piezoceramic patches to monitor the grouting compactness of CFST bridge structure. A small-scale steel specimen was designed and fabricated to simulate CFST bridge structure in this research. Before casting, four SAs and two piezoceramic patches were installed in the pre-determined locations of the specimen. In the active sensing approach, selected SAs were utilized as actuators to generate designed stress waves, which were detected by other SAs or piezoceramic patch sensors. Since concrete functions as a wave conduit, the stress wave response can be only detected when the wave path between the actuator and the sensor is filled with concrete. For the sake of monitoring the grouting progress, the steel tube specimen was grouted in four stages, and each stage held three days for cement drying. Experimental results show that the received sensor signals in time domain clearly indicate the change of the signal amplitude before and after the wave path is filled with concrete. Further, a wavelet packet-based energy index matrix (WPEIM) was developed to compute signal energy of the received signals. The computed signal energies of the sensors shown in the WPEIM demonstrate the feasibility of the proposed method in the monitoring of the grouting progress.

• Computers and Concrete
• /
• 제19권4호
• /
• pp.429-434
• /
• 2017

Failure of basic structures material is usually accompanied by expansion of interior cracks due to stress concentration at the cracks tip. This phenomenon shows the importance of examination of the failure behavior of concrete structures. To this end, 4 types of mortar samples with different amounts of nano-silica (0%, 0.5%, 1%, and 1.5%) were made to prepare twelve $50{\times}50{\times}50mm$ cubic samples. The goal of this study was to describe the failure and micro-crack growth behavior of the cement mortars in presence of nano-silica particles and control mortars during different curing days. Failure of mortar samples under compressive strength were sensed with acoustic emission technique (AET) at different curing days. It was concluded that the addition of nano-silica particles could modify failure and micro-crack growth behavior of mortar samples. Also, monitoring of acoustic emission parameters exposed differences in failure behavior due to the addition of the nanoparticles. Mortar samples of nano-silica particles revealed stronger shear mode characteristics than those without nanoparticles, which revealed high acoustic activity due to heterogeneous matrix. It is worth mentioning that the highest compressive strength for 3 and 7 test ages obtained from samples with the addition of 1.5% nano-silica particles. On the other hand maximum compressive strength of 28 curing days obtained from samples with 1% combination of nano-silica particles.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.79-79
• /
• 2017

Metallic biomaterials have been mainly used for the fabrication of medical devices for the replacement of hard tissue such as artificial hip joints, bone plates, and dental implants. Because they are very reliable on the viewpoint of mechanical performance. This trend is expected to continue. Especially, Ti and Ti alloys are bioinert. So, they do not chemically bond to the bone, whereas they physically bond with bone tissue. For their poor surface biocompatibility, the surface of Ti alloys has to be modified to improve the surface osteoinductivity. Recently, ceramic-like coatings on titanium, produced by plasma electrolytic oxidation (PEO), have been developed with calciumand phosphorus-enriched surfaces. A lso included the influences of coatings, which can accelerate healing and cell integration, as well as improve tribological properties. However, the adhesions of these coatings to the Ti surface need to be improved for clinical use. Particularly Silicon (Si) has been found to be essential for normal bone, cartilage growth and development. This hydroxyapatite, modified with the inclusion of small concentrations of silicon has been demonstrating to improve the osteoblast proliferation and the bone extracellular matrix production. Strontium-containing hydroxyapatite (Sr-HA) was designed as a filling material to improve the biocompatibility of bone cement. In vitro, the presence of strontium in the coating enhances osteoblast activity and differentiation, whereas it inhibits osteoclast production and proliferation. The objective of this work was to study Morphology of bone-like apatite formation on Sr and Si-doped hydroxyapatite surface of Ti-6Al-4V alloy after plasma electrolytic oxidation. Anodized alloys was prepared at 270V~300V voltages with various concentrations of Si and Sr ions. Bone-like apatite formation was carried out in SBF solution. The morphology of PEO, phase and composition of oxide surface of Ti-6Al-4V alloys were examined by FE-SEM, EDS, and XRD.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.1009-1012
• /
• 2008

섬유복합재료의 우수한 인장 성능은 섬유가 매트릭스의 균열 면에서 가교작용을 함으로써 발현되기 때문에 섬유의 분산성이 복합재료의 성능에 결정적인 영향을 미치게 된다. 그러나 PVA(Polyvinyl alcohol) 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유복합재료의 경우 PVA 섬유와 매트릭스 사이의 낮은 명암비와 PVA의 비전도성 특징으로 인하여 섬유의 위치 및 분포 특성을 정량적으로 평가히는 방법은 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 PVA 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유 복합재료의 섬유 분포 특성 등을 평가할 때 가장 중요한 과정인 섬유의 검출에 대하여 검출 성능을 향상 시킬 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 제안한 알고리즘은 형광 현미경을 사용하여 얻은 섬유 이미지를 유형별로 분류하고, 분류된 분류된 섬유 이미지의 특성에 따라 분수령 알고리즘(watershed algorithm)과 형태학적 재구성(morphological reconstruction)을 이용하여 보다 정확히 섬유를 검출하는 과정으로 구성된다. 이 과정에서 섬유 이미지를 총 5가지 유형으로 분류하였으며, 인공신경회로망을 분류기로 구축하였다. 또한 구축한 분류기를 통해 분류된 5가지 섬유 이미지 유형 중에서 잘못 검출된 섬유이미지를 분수령 알고리즘과 형태학적 재구성을 통하여 섬유를 정확히 검출할 수 있는 기법을 제안하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제23권4호
• /
• pp.47-57
• /
• 2014

본 논문에서는 비정질 강섬유의 길이 및 혼입률 변화에 의한 섬유보강콘크리트의 작업성과 섬유분산성에 대한 기초연구를 수행하였다. 일반적인 슬럼프시험 외에 역슬럼프 및 베베시험을 이용하여 일반 강섬유와는 외관 및 형상이 다른 비정질 감섬유의 유동성을 평가하였다. 실험결과, 얇은 판상형의 비정질강섬유의 작업성 평가를 위해서는 일반적인 슬럼프시험보다는 진동 하에서 수행된 역슬럼프 및 베베시험을 통한 유동성 평가가 바람직한 것으로 나타났다. 결론적으로 섬유의 혼입률 및 길이 증가는 콘크리트의 유동성을 현저히 감소시켰으며, 시멘트 메트릭스내에서 섬유간 간격 또한 감소시키는 결과를 보여주었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제11권2호
• /
• pp.91-103
• /
• 1986

가압 경수로형 원자로에서 발생하는 증발기 저부 폐액에서의 Cs-137의 용출에 대한 실험을 수행하였다. IAEA에 의해 제안된 용출실험 방법에 근거를 두고, ANS 방법의 일부를 채용하였다. 용출에 영향을 미치는 여러 인자들로서, 시료채취방법, 양생온도, 양생기간, 용출액 온도, Vermiculite 첨가와 체적 대 표면적비 등이 고려되었다. 준 무한 격판(Semi-infinite Slab)에 대한 확산 모델은 4주간 경화된 시료의 실험치와 좋은 일치를 보이고 있다. 4주간 $25^{\circ}C$에서 양생된 시료의 표면적 확산 계수는 $1.20{\sim}1.47{\times}10^{-11}cm^2/sec$가 됨을 확인했으며, 이 계수에 의해 Cs-137의 장기 용출을 예측을 유한 격판 근사(Finite-slab Approximation) 방법을 이용하여 수행하였다. 또한, 계산 결과로부터 Cs-137은 용출 개시후 약 25년이 되면 초기량의 0.66%인 최대치가 되며 100년 후에는 약 0.25%가 잔류한다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제17권1호
• /
• pp.57-67
• /
• 2019

Water-induced strength reduction is one of the most critical causes for rock deformation and failure. Understanding the effects of water on the strength, toughness and deformability of rocks are of a great importance in rock fracture mechanics and design of structures in rock. However, only a few studies have been conducted to understand the effects of water on fracture properties such as fracture toughness, crack propagation velocity, consumed energy, and microstructural damage. Thus, in this study, we focused on the understanding of how microscale damages induced by water saturation affect mesoscale mechanical and fracture properties compared with oven dried specimens along three notch orientations-divider, arrester, and short transverse. The mechanical properties of calcite-cemented sandstone were examined using standard uniaxial compressive strength (UCS) and Brazilian tensile strength (BTS) tests. In addition, fracture properties such as fracture toughness, consumed energy and crack propagation velocity were examined with cracked chevron notched Brazilian disk (CCNBD) tests. Digital Image Correlation (DIC), a non-contact optical measurement technique, was used for both strain and crack propagation velocity measurements along the bedding plane orientations. Finally, environmental scanning electron microscope (ESEM) was employed to investigate the microstructural damages produced in calcite-cemented sandstone specimens before and after CCNBD tests. As results, both mechanical and fracture properties reduced significantly when specimens were saturated. The effects of water on fracture properties (fracture toughness and consumed energy) were predominant in divider specimens when compared with arrester and short transverse specimens. Whereas crack propagation velocity was faster in short transverse and slower in arrester, and intermediate in divider specimens. Based on ESEM data, water in the calcite-cemented sandstone induced microstructural damages (microcracks and voids) and increased the strength disparity between cement/matrix and rock forming mineral grains, which in turn reduced the crack propagation resistance of the rock, leading to lower both consumed energy and fracture toughness ($K_{IC}$).

• 대한토목학회논문집
• /
• 제42권4호
• /
• pp.449-455
• /
• 2022

콘크리트는 가장 많이 사용되는 건설재료이다. 콘크리트의 비교적 높은 자중은 압축강도 발현과 수축저항성에서 이점을 갖지만, 초장대교량이나 초고층빌딩에 적용되기에는 구조물 자체의 무게가 큰 폭으로 증가하게 되어 거대 구조물의 형상을 제약하는 조건이 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하고자, 경량골재를 사용하는 경량 콘크리트 개발이 많이 진행되어 왔으나, 경량 골재의 경우 다공질 구조로 인해 자체 강도가 작기 때문에, 일반적으로 경량 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해서 낮은 강도를 가지게 된다. 본 연구에서는 기존의 경량 콘크리트의 한계점을 극복한 경량을 유지하면서 고강도를 만족시키는 건설재료를 개발하고자 하였다. 중공 유리 마이크로스피어를 낮은 물-시멘비율의 매트릭스에 다량으로 사용하는 방법을 적용해 보았으며, 네 가지 다른 종류의 마이크로스피어를 사용하여 그 적용성을 살펴보았다. 실험결과, 마이크로스피어의 종류와 관계 없이 밀도 1.7 g/cm³를 유지하면서 압축강도 60 MPa와 80 MPa를 각각 상온양생과 고온양생 조건에서 만족하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.425-430
• /
• 2022

초고층 건축물용 매트기초에 사용되는 콘크리트는 시공성 및 품질확보를 위하여 일체타설로 진행되는 경우가 많다. 하지만 일체타설의 경우 수화반응 과정에서 온도균열이 발행할 우려가 높으며 혼화재 치환을 통해 고성능 고내구성 콘크리트 최적배합을 도출할 필요가 있다. 본 연구에서는 저자의 기존연구에서 도출한 최적 고성능 저발열 콘크리트 배합으로 제작된 시험체를 대상으로 염해 및 탄산화, 내황산염에 대한 실험을 실시하고 염소이온 확산계수와 탄산화계수, 황산염에 대한 시멘트 매트릭스의 저항을 정량적으로 평가하였다. 혼화재의 혼입에 의한 잠재수경성 및 포졸란 반응에 의한 높은 저항성을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.261-272
• /
• 2023

본 연구는 현재 늘어나고 있는 수소 충전소 및 ESS 시설 등에서 예상치 못한 사고로 발생할 수 있는 폭발 위험과 이로 인한 구조물 방호 기술의 중요성에 초점을 맞추고 있다. 시멘트 복합체의 보강 방법에 따른 내충격 특성을 평가하여 구조물의 방호 설계를 위한 기초 데이터를 제시하였다. 실험결과 가장 기본적 구조재료인 철근콘크리트는 내충격 성능에 미치는 보강효과가 무근 콘크리트에 비해 약 20% 향상되는 것으로 나타났으며, 고속충격과 같은 빠른 하중에 대해서는 국부적 보강보다는 섬유와 같이 매트릭스 전체를 보강하는 방법이 효과적인 것으로 확인되었다.