• Computers and Concrete
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• 제17권6호
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• pp.831-848
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• 2016

This study aims to characterize the multiple cracking behavior of HTPP-ECC (High tenacity polypropylene fiber reinforced engineered cementitious composites) by Digital Image Correlation (DIC) Method. Digital images have been captured from a dogbone shaped HTPP-ECC specimen exhibiting 3.1% tensile ductility under loading. Images analyzed by VIC-2D software and ${\varepsilon}_{xx}$ strain maps have been obtained. Crack widths were computed from the ${\varepsilon}_{xx}$ strain maps and crack width distributions were determined throughout the specimen. The strain values from real LVDTs were also compared with virtual LVDTs digitally attached on digital images. Results confirmed that it is possible to accurately monitor the initiation and propagation of any single crack or multiple cracks by DIC at the whole interval of testing. Although the analysis require some post-processing operations, DIC based crack analysis methodology can be used as a promising and versatile tool for quality control of HTPP-ECC and other strain hardening composites.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.85-94
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• 2008

본 연구는 HSC의 폭렬제어 및 내화성능 확보 방안 중 하나인, HSC에 내화성능을 갖는 피복층을 형성하는 방안에 대하여, 피복층을 ECC로 이용하는 경우 이에 대한 화재성상 및 내화특성을 실험적으로 검토하고, 수열온도 예측 등과 같은 내화설계를 위한 기초자료를 제시하기 위한 것이다. 이를 위하여 HSC 부재에 대한 내화시험을 실시하였다. 실험변수는 ECC의 피복층 두께(20, 30, 40 mm), 시공방식(라이닝, 보수)으로 하였으며, 비교 및 검증을 위하여 피복층이 없는 HSC 및 FRCC 2종류의 충전두께의 변화에 따른 실험을 실시하였다. 도입 화재하중은 ISO 834 기준 3시간 가열곡선으로 하였으며, 각 깊이별 수열온도, 폭렬 및 균열성상, 중성화깊이를 측정 평가하였다. 실험결과 ECC는 HSC 보다 높은 차열성능을 가지고 있으며, 폭렬저감성능을 확인 할 수 있었다. 또한 회귀분석을 통하여 ECC를 HSC의 피복층으로 사용하는 경우에 대한 수열온도 간편 예측식을 제시하였으며, 이에 대한 검증을 실험결과를 통해 수행하였고 HSC를 이용한 부재에 대한 본 예측식의 적용 방법을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.587-596
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• 2009

섬유 가교 곡선은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장 거동을 예측하고 분석하는데 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 ECC에서 섬유 배향각의 분포와 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 제시하는 것이다. 이를 위하여 먼저 섬유 배향각과 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 유도하였다. 섬유 배향각과 섬유 개수는 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 계측하였다. 이미지 분석을 통하여 계측한 섬유 배향각에 대한 확률밀도함수와 섬유 개수는 섬유 배향각을 2차원이나 3차원에 무작위로 분포된 것으로 가정하는 것과 큰 차이를 보였다. 이는 타설방법이나 유동흐름에 따라 섬유 분포 특성이 영향을 받기 때문으로, 모델의 검증을 위해 정확한 섬유분포 특성을 파악할 필요가 있다. 따라서 이미지 프로세싱 방법으로 계측한 섬유 분포 특성을 근간으로 보강섬유의 배향각과 단면 내 섬유 개수를 고려하여 얻은 섬유 가교 곡선으로 1축 인장 거동을 모사하였다. 모사한 1축 인장 거동은 실험 결과와 유사하게 다중 균열과 변형률 경화 거동을 보이는 등 1축 인장 거동을 정확히 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2008년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.199-202
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• 2008

The purpose of this study is to obtain the fundamental fire resistance performance of engineered cementitious composites(ECC) under fire temperature in order to use the fire protection material in high-strength concrete structures. The present study conducted the experiment to simulate fire temperature by employing of ECC and investigated experimentally the explosion and cracks in heated surface of these ECC. In the experimental studies, 3 HSC specimens are being exposed to fire, in order to examine the influence of various parameters(such as depth of layer=20, 30, 40mm; construction method=lining type) on the fire performance of HSC structures. Employed temperature curve were ISO 834 criterion(3hr), which are severe in various criterion of fire temperature in building structures. The numerical regressive analysis and proposed equation to calculate ambient temperature distribution is carried out and verified against the experimental data. By the use of proposed equation, the HSC members subjected to fire loads were designed and discussed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.189-197
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• 2007

터널 라이닝은 대형 화재 등과 같은 고온에 노출될 경우, 폭렬이 발생하고 이로 인해 급격한 온도 전달 및 내력 저하로 구조체 붕괴의 원인이 될 수 있다는 것이 여러 사례를 통해 보고되고 있다. 본 연구는 터널라이닝의 내화뿜칠 재료로 매우 적합할 것으로 판단되는 고인성 고내화성 시멘트 복합체(FR-ECC)를 개발하고 이의 역학적 특성 및 내화 성능을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 FR-ECC에 있어서의 배합 요인을 실험 변수로 내화 시험을 실시하였으며 비정상 온도 분포 해석 기법(nonlinear transient heat flow analysis)을 이용하여 이를 해석적으로 묘사 검증되었다. 또한, 실험 결과를 통해 검증된 해석 기법을 이용하여 터널라이닝에 대한 열전달 해석을 수행하여 FR-ECC를 내화 2차 라이닝재로 이용하는 경우의 거동 특성을 분석하였다. 실험 결과 내화 성능을 향상시키기 위한 FR-ECC의 최적 배합은 PVA 섬유 또는 PP 섬유 혼입률 $V_f=2.0%$, 다공성 세라믹재 혼입률 $V_C=3.6%$, 공기량 $V_A=15%$로 나타났으며, 검증된 비정상 온도 분포 해석 기법을 이용하여 기존 터널에 40mm FR-ECC를 추가 라이닝 한 경우에 대한 해석 결과, 콘크리트 및 철근의 온도 분포가 모두 $350^{\circ}C$ 이내에서 제어되어 터널 내 콘크리트 및 철근에 대한 화재 피해를 방지할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.957-960
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• 2008

최근 초고층 건축물 등에 적용되는 고강도콘크리트의 내화성능에 대한 문제점이 제기됨에 따라 국토해양부에서는 고강도콘크리트 내화성능 관리 기준을 고시한 바 있으며, 건설업계에서도 이에 대응하기 위해 다양한 기술 검토가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 고강도콘크리트의 취약점으로 제기되고 있는 화재시의 폭렬문제에 대한 대응방안으로서 기존 연구를 통해 내화성능이 우수한 것으로 보고되고 있는 ECC 를 영구거푸집으로 활용한 고강도콘크리트의 내화성능을 검토하였다.ECC 영구거푸집을 활용한 고강도콘크리트 기둥부재의 내화성능 검토 결과, 영구거푸집과 고강도콘크리트 계면으로의 열 침투를 제어할 수 있도록 부재 생산 및 구축 방안을 검토하고, ECC의 적정 배합 및 두께를 확보한다면 고강도콘크리트의 내화성능 확보기술로서의 활용이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 내화성 영구거푸집으로서의 단순 활용 방안 이외에 ECC의 우수한 물리적 성능을 활용하여구조성능을 분담할 수 있는 방안으로의 지속적 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.709-716
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• 2005

이 연구는 국내에서 상용 중인 재료를 이용하여 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하고자 함에 목적이 있으며, 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하기 위해서는 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성과 섬유-모르타르 경계 면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성을 파악하여야 한다. 특히 시멘트계 재료(cementitious materials)의 역학적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 물-시멘트비(water cement ratio)에 대한 연구에 초점을 맞추었으며, 3가지의 물-시멘트비에 대하여 섬유의 인발실험(fiber pullout test)과 모르타르의 쐐기쪼갬실험(wedge splitting test)을 수행하였고 이를 통하여 모르타르 매트릭스와 섬유-매트릭스 경계면(interface)의 역학적인 특성을 파악하였다. 이러한 연구에 의하여 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 역학적 특성을 이용하여 물-시멘트비 범위 및 재료의 기본 배합을 제시하였고 또한 마이크로역학과 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 하여 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 나타내는 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하였다. 개발된 재료는 1축인장 하에서 변형률 경화거동을 나타내었으며, 변형능력은 최대 2.2% 이었다. 이와 같은 높은 변형 능력은 일반 콘크리트(또는 모르타르)의 약 100배에 해당된다. 또한 압축하에서는 압축강도 이후 응력-변형률 곡선이 완만하게 감소하는 연성파괴의 형태를 나타내었으며 28일의 압축강도는 보통강도 콘크리트의 강도에 해당되는 26MPa, 34MPa인 것으로 측정되었다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제1권1호
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• pp.11-18
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• 2007

In the recent design of high ductile engineered cementitious composites (ECC), optimizing both processing and mechanical properties for specific applications is critical. This study employs a method to develop useful ECC produced with slag particles (slag-ECC) in the field, which possesses different fluid properties to facilitate diverse types of processing (i.e., self-consolidating or spray processing). Control of rheological modulation was regarded as a key factor to allow the performance of the desired processing while retaining the ductile material properties. To control the rheological properties of the composite, the basic slag-ECC composition was initially obtained, determined based on micromechanics and steady-state cracking theory. The stability and consequent viscosity of the suspensions were then mediated by optimizing the dosage of the chemical and mineral admixtures. The rheological properties altered through this approach were revealed to be effective in obtaining ECC-hardened properties, represented by pseudo strain-hardening behavior in uniaxial tension, allowing the readily achievement of the desired function of the fresh ECC.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.30-37
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• 2015

The need to consider torsion in the design of members of a structure has recently been increasing; therefore, many studies on torsion have been carried out. Recent research was focused on the torsional performance of concrete according to the reinforcing materials used. Of particular interest, are torsion studies of beams made of SFRC(steel fiber reinforced concrete), and there has been increasing use of SFRC at construction sites. In contrast, research on the composite PVA-ECC (polyvinyl alcohol-engineered cementitious composite) has only covered its mechanical performance, though it exhibits excellent tensile-strain performance (better than SFRC). Therefore, research on the torsion of concrete beams retrofitted using PVA-ECC is lacking. In this study, the behavior characteristics and performance of reinforced-concrete beams retrofitted by PVA-ECC was investigated experimentally. The experimental results show that the resistance to torsional cracking is increased by PVA-ECC. In addition, the strain on the rebar of the specimen was found to be reduced.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2009년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.441-448
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• 2009

화재에 대한 안전성 확보는 ECC 등과 같은 신소재를 실제 구조물에 적용 또는 실용화하기 위해 필요한 중요한 요소 중 하나이다. 본 논문은 터널구조물에 대한 내화대책의 일환으로써 ECC의 적용가능성을 평가하고자 하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 터널구조물의 화재 온도조건인 RABT 화재온도이력곡선을 적용하여 내화성능을 실험적으로 평가하였다. 또한 비정상 온도분포해석 기법을 이용하여 이를 해석적으로 묘사 검증하였으며, 실험결과를 통해 검증된 해석기법을 이용하여 터널라이닝에 대한 열전달 해석을 수행하여 ECC의 적용가능성을 고찰하였다. 실험결과 ECC는 폭렬 및 화재상태에서의 모체콘크리트에 열화가 발생하지 않았으며, 기존 콘크리트 및 내화소재와의 상대 비교에 있어서도 가장 우수한 내화성능을 나타냈다. 이를 통하여 터널구조물의 내화대책에 있어 ECC 소재가 적용가능성이 있는 것으로 판단되었다.