• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.151-154
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• 2005

One of the most important characteristics of Engineered Cementitious Composite (ECC) is its strain hardening behavior up to $5\∼6\%$of stain under a tensile loading. So, the ductile behavior of ECC should be utilized in applications to maximize the performance of structures. Thus, in this study, the ductile behavior of ECC as a repair material applied to the tensile region under flexural loads is numerically examined using a developed numerical model. Several strain capacities of ECC are examined to predict the behavior of ECC strengthened flexural structures. The results show that a certain optimal level of ductility in ECCs for repair applications exists and it is an important factor to consider when using ECC as a repairing material.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.35-43
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• 2010

이 논문의 목적은 경량 충진재와 하이브리드 섬유를 사용하여 경량성과 인장변형 성능이 우수한 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체(HFSLCC)를 개발하는 것이다. 이를 위하여 마이크로역학과 다수의 미세균열이 발생하기 위한 조건인 안정상태 균열이론을 바탕으로 시멘트 매트릭스의 파괴 특성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계 특성을 파악하여 사용재료 및 최적 혼입률을 결정하였으며, 섬유 종류와 양에 따라 4가지 배합을 결정하였다. 4가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 역학적 특성(직접인장, 압축강도, 단위질량)을 검증하였다. 검증 결과 4가지 배합으로 제조한 모든 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체는 변형률 경화거동을 보였으며, 역학 성능은 평균 변형률 약 3.0%, 최대인장강도 약 4.2MPa, 단위질량 및 압축강도는 각각 약 $1,660kg/m^3$와 57MPa를 나타내었다. 또한 PVA섬유 1.0%와 PE섬유 0.5%를 혼입한 경우 섬유 사용량이 적으면서 2.0% 섬유가 혼입된 복합체와 유사한 성능을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.462-469
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• 2003

본 논문에서는 습식스프레이 공법에 의하여 타설되는 고인성 섬유보강 모르타르(ECC)을 구조물의 보수에 적용함으로써 구조물의 내구성을 증진시키는 효과에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 굳지않은 상태에서는 스프레이 공정에 적합한 유동특성을 갖고 있으면서, 굳은 후에는 인장변형경화거동을 나타내는 ECC를 스프레이 공법으로 타설하여 시험체를 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 스프레이된 ECC의 역학적 특성(인장 및 휨거동)이 일반적인 타설법에 의하여 제작된 ECC와 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 이 때에 ECC의 균열폭은 평균 30${\mu}m$로 제어되었다. 구콘크리트/ECC 합성보의 에너지 흡수능력은 구콘크리트/상용 스프레이 모르타르(PM) 합성보에 비하여 매우 우수한 것으로 나타났으며, 경계면의 부착성능도 양호한 것으로 평가되었다. ECC 고유의 균열제어능력과 더불어 보수된 부재(구콘크리트/ECC 합성보)의 탁월한 휨변형능력, 에너지 흡수능력 등은 구조물의 내구성을 증진하는데 큰 이점으로 작용하게 될 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.734-737
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• 2004

The synthetic fibers such as polypropylene(PP) and polyvilyl-alcohol(PVA) fiber are poised as a low cost alternative for reinforcement in structural applications. It has been reported that synthetic fiber in cement composites can control restrained tensile stresses and cracks and increase toughness, resistance to impact, corrosion, fatigue and durability. High performance fiber reinforced cementitious composite(HPFRCCs) shows ultra high ductile behavior in the hardened state, because of the fiber bridging properties. Therefore, a variety of experiments have being performed to access the performance of HPFRCCs recently. The research emphasis is on the flexural behavior of HPFRCCs made in synthetic fibers, and how this affects the composite property, and ultimately its strain-hardening performance. Three-point bending tests on HPFECCs are carried out. As the result of the bending tests, HPFRCCs showed high flexural strength and ductility. HPFRCCs made in PVA or Hybrid fiber were, also, superior to PP of singleness. On the other hand, effect of sand volume fraction on HPFRCCs made in PP was insignificant.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.21-28
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• 2006

이 연구는 기존에 연구에 의하여 개발된 고인성 섬유복합 모르타르에 고로슬래그미분말을 혼입하여 연성과 강도 측면에서 보다 개선된 재료를 개발함에 목적이 있으며 이를 위해 고로슬래그미분말이 혼입한 배합에 대하여 섬유-모르타르 경계면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성과 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성을 파악하였다. 고로슬래그미분말이 혼입된 배합의 경우에는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우와 비교하여 화학적 부착은 큰 변화가 없지만 마찰부착은 10% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 한편 모르타르트의 쐐기쪼갬실험을 통해 결정된 매트릭스의 파괴인성은 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우보다 파괴인성이 약간 증가하는 것을 알 수 있었다. 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 파괴역학적 특성을 이용하여 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 하는 고인성 섬유복합 모르타르의 기본배합과 물-결합재비의 범위를 선정하였다. 개발된 재료는 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동을 나타내었으며 변형률은 3.6%, 인장강도는 약 5.3MPa를 나타냈으며 이는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 섬유복합 모르타르보다 뛰어난 인장 변형 성능과 놀은 인장 강도이다. 고로슬래그미분말을 혼입할 경우 마찰부착과 파괴인성이 증가하는 효과는 안정상태의 균열이론을 만족시키는 데에 오히려 장해 요인이 된다. 그러나 결과적으로는 이러한 단점을 극복하고 오히려 우수한 인장변형 성능을 나타내었다. 즉, 변형률 경화 거동으로 표현되는 높은 연성에는 악영향을 주지 않으면서 매트릭스의 강도를 향상시키는 효과를 나타낸 것이다. 이러한 우수한 수준의 성능을 보인 이유는 고로슬래그미분말을 혼입함으로써 유동성과 섬유의 분산성이 크게 증진되었기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.75-86
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• 2012

본 논문에서는 FR-ECC의 수축특성과 균열도입 전후의 내동해성을 평가하였으며, FR-ECC를 활용한 다층복공구조의 지수성능과 박리박락저항성, 또한 FR-ECC로 단면복구 된 보부재의 휨성능을 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 소성수축에 의한 균열 및 건조수축에 의한 길이변화율이 기존의 보수모르터에 비해 크게 저감되었으며, 구속상태에서의 건조수축에 대한 균열저항성이 개선됨을 알 수 있었다. 또한, FR-ECC는 내동해성이 매우 우수하였으며, 균열도입 후에도 동결융해작용에 의한 인장성능의 저하는 확인되지 않았다. 한편, FR-ECC로 보수된 휨부재는 초기균열모멘트, 항복모멘트 및 극한모멘트 등의 휨성능이 증대되었으며, 멀티플크랙 특성에 의해 휨파괴시까지 균열폭을 안정적으로 제어할 수 있었다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-509
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• 2011

ECC는 모르타르 매트릭스에 약 2% 이내 체적비의 합성 섬유를 보강하여 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동과 다수의 미세균열을 발현하도록 제조한 높은 연성의 시멘트 복합 재료이다. 최근 ECC를 적용하는 연구가 구조물 보수보강 공법, 현장 타설 및 프리캐스트화 공법 등 다양한 형태로 진행되고 있으며, 특히 연성이 요구되는 구조 부재에 적용하고 하는 시도가 끊임없이 이루어지고 있다. 이 연구에서는 성능 저하된 철근콘크리트(RC) 보의 구조 성능 및 균열 제어 성능을 개선하기 위하여 ECC와 고장력 철근을 함께 활용하는 보강 공법을 다루고 있다. 이를 위하여 RC 보실험체를 제작 실험하여 구조 성능과 파괴 형태 등을 연구하였다. 실험 결과, ECC와 고장력 철근으로 보강된 RC보는 우수한 균열 제어 성능과 더불어 휨 내하력 및 휨 강성이 크게 향상되는 것으로 평가되었다. 이 연구 결과는 ECC와 고장력 철근을 활용한 보강 공법의 설계 및 현장 적용을 위한 기초 자료로 활용될 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.67-75
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• 2008

마이크로역학을 기초로 하여 Slag-ECC (고로슬래그 미분말이 혼입된 ECC)가 개발되었으며, 기존의 연구에서는 Slag-ECC가 높은 연성을 나타내도록 마이크로역학을 도입하여 재료의 배합비가 제시되었다. 이 연구에서는 Slag-ECC의 자기충전과 숏크리트 시공성을 구현하기 위하여, Slag-ECC의 기본 배합에 혼화재료의 투입 순서에 상관없이 혼화재료를 한번에 투입하여 유동 특성을 제어하는 레올로지 개념을 도입하였으며, 이는 현장에서 시공성을 높이기 위하여 모든 재료를 분말의 형태로 사용하는 프리팩키지화를 위한 기초 자료로 사용될 것이다. 그리고 자기충전과 숏크리트의 서로 상반되는 레올로지 특성을 구현하기 위하여, 시멘트풀 레올로지 경시 변화 연구를 통해 대략적인 혼화재료의 첨가량을 선정하였고, 자기충전 및 숏크리트의 시공성 검증을 통해 재료의 배합비를 최적화 하였다. 개발된 Slag-ECC의 자기충전성과 숏크리트 적합성은 실험을 통하여 입증되었으며, 자기충전 및 숏크리트의 시공 방법에 의하여 타설된 재료가 굳은 이후에도 Slag-ECC의 역학적 특성인 고인성 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 따라서 시멘트풀의 레올로지 특성을 조절하여 개발된 자기충전용 Slag-ECC와 숏크리트용 Slag-ECC는 재료의 고인성 특성을 유지하면서 다양한 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.