Acoustic emission (AE) monitoring was conducted for mortar specimens under three types of static loading patterns (cubic-splitting, direct-shear and pull-out). Each of the applied loading patterns was expected to produce a particular fracture process. Subsequently, the AEs generated by various fracture or damage processes carried specific information on temporal micro-crack behaviors of concrete for post analysis, which was represented in the form of detected AE signal characteristics. Among various available characteristics of acquired AE signals, frequency content was of great interest. In this study, cement-based piezoelectric sensor (as AE transducer) and home-programmed DEcLIN monitoring system were utilized for AE monitoring on mortar. The cement-based piezoelectric sensor demonstrated enhanced sensitivity and broad frequency domain response range after being embedded into mortar specimens. This broad band characteristic of cement-based piezoelectric sensor in frequency domain response benefited the analysis of frequency content of AE. Various evaluation methods were introduced and employed to clarify the variation characteristics of AE frequency content in each test. It was found that the variation behaviors of AE frequency content exhibited a close relationship with the applied loading processes during the tests.
Lee, Jun Cheol;Shin, Sung Woo;Kim, Wha Jung;Lee, Chang Joon
Smart Structures and Systems
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제17권1호
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pp.123-134
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2016
The evolution of the electro-mechanical impedance (EMI) of a piezoelectricity (PZT) sensor was investigated to determine the setting times of cement paste in this study. The PZT sensor coated with non-conductive acrylic resin was embedded in fresh cement paste and the EMI signatures were continuously monitored. Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test were also conducted to validate the EMI sensing technique. Significant changes in the EMI resonance peak magnitude and frequency during the setting period were observed and the setting times determined by EMI sensing technique were relevant to those measured by Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test.
Structural Health Monitoring (SHM) gradually becomes a technique for ensuring the health and safety of civil infrastructures and is also an important approach for the research of the damage accumulation and disaster evolving characteristics of civil infrastructures. It is attracting prodigious research interests and the active development interests of scientists and engineers because a great number of civil infrastructures are planned and built every year in mainland China. In a SHM system the sheer number of accompanying wires, fiber optic cables, and other physical transmission medium is usually prohibitive, particularly for such structures as offshore platforms and long-span structures. Fortunately, with recent advances in technologies in sensing, wireless communication, and micro electro mechanical systems (MEMS), wireless sensor technique has been developing rapidly and is being used gradually in the SHM of civil engineering structures. In this paper, some recent advances in the research, development, and implementation of wireless sensors for the SHM of civil infrastructures in mainland China, especially in Dalian University of Technology (DUT) and Harbin Institute of Technology (HIT), are introduced. Firstly, a kind of wireless digital acceleration sensors for structural global monitoring is designed and validated in an offshore structure model. Secondly, wireless inclination sensor systems based on Frequency-hopping techniques are developed and applied successfully to swing monitoring of large-scale hook structures. Thirdly, wireless acquisition systems integrating with different sensing materials, such as Polyvinylidene Fluoride(PVDF), strain gauge, piezoresistive stress/strain sensors fabricated by using the nickel powder-filled cement-based composite, are proposed for structural local monitoring, and validating the characteristics of the above materials. Finally, solutions to the key problem of finite energy for wireless sensors networks are discussed, with future works also being introduced, for example, the wireless sensor networks powered by corrosion signal for corrosion monitoring and rapid diagnosis for large structures.
연구 목적: 본 연구의 목적은 현재 시판되는 4종의 레진계 임플란트 전용 임시 시멘트를 디지털 방사선 사진을 분석하여 방사선 불투과성을 비교 평가 하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 주문 제작한 분할형 금속몰드에 4종의 레진계 임플란트 시멘트(Estemp $Implant^{TM}$ (Spident, Incheon, Korea), $Premier^{(R)}$Implant (Premier, Pennsylvania, USA), $Cem-Implant^{TM}$ (B.J.M lab, Or-yehuda, Israel), $InterCem^{TM}$ (SCI-PHARM, California, USA))와 대조군인 Elite Cement$100^{TM}$ (GC, Tokyo, Japan)를 각각의 제조사의 지시에 따라 혼합하여 경화시킨다. 시멘트당 두께에 따라 각 10개씩 총 150개의 시편을 제작하고 각 시편을 순수(99%이상) aluminum으로 제작한 step wedge와 나란히 위치시켜 Intraoral X-ray unit (Esx, Vatech, Korea)와 디지털 X-ray sensor (EzSensor, Vatec. Korea)를 사용하여 촬영하였다. 디지털 방사선 이미지를 Image J 1.47m (Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA)과 Color inspector 3D Ver 2.0 (Interaktive Visualisierung von Farbr$\ddot{a}$umen, Berlin, Germany)의 프로그램을 이용하여 aluminum wedge equivalent thickness (mm Al)를 평가하였다. 결과: 본 연구에서 사용된 5종의 시멘트 중 방사선 불투과성은 Elite Cement$100^{TM}$이 모든 두께에서 가장 높았으며 레진계 임플란트용 시멘트중에서 $InterCem^{TM}$이 가장 높았고, $Premier^{(R)}$ Implant $Cement^{TM}$, $Cem-Implant^{TM}$, Estemp $Implant^{TM}$순으로 나타났다. 레진계 임플란트용 시멘트 중 $InterCem^{TM}$은 모든 두께에서 ISO Standard No. 4049에 맞는 방사선 불투과성을 보였고, $Cem-Implant^{TM}$는 0.5 mm 두께에서만 ISO Standard No. 4049에 적합한 방사선 불투과도를 나타냈다. 결론:이번 연구에 사용된 레진계 임플란트 시멘트중 방사선 불투과도는 전반적으로 높지 않았고, $InterCem^{TM}$ 만이 연구조건 및 기준에 만족하는 방사선 불투과도를 보였다.
본 연구는 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서 제조를 위한 전도성 충진재로 Fe 활성화된 목질계 바이오차를 사용하는 타당성을 조사하기 위해 진행되었다. Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 압축강도 및 전기적 특성을 평가하기 위해 50×50×50mm3 크기의 입방체 시험체 3개와 40×40×80mm3 크기의 각기둥의 시멘트 복합체 기반 센서 3개를 각각 준비하였다. 시멘트 복합체 기반 센서에는 전기저항 측정의 4탐침 방식이 사용되었다. Fe 활성화된 바이오차를 혼입한 시멘트 복합체 기반 센서의 경우 다양한 함수율 및 반복압축하에서 임피던스와 같은 전기저항과 전도성을 조사하였다. 그 결과 시멘트 복합체 기반 센서의 직류 회로에서의 전기저항률이 시간이 지남에 따라 증가하였고, 저항률의 최대 부분 변화가 900초 동안 함수율이 증가함에 따라 감소하였다. 함수율 7.5% 구간에서 전도성 충진재로 Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 전도성이 가장 안정적이지만, 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서의 압축변형과 비저항의 변화비(FCR)에서 반복압축응력이 증가함에 따라 변형감지능력에 있어서 다소 떨어지는 경향을 나타냈다.
The unit-water content of concrete is one of the important factors in determining the quality of concrete and is directly related to the durability of the construction structure, and the current method of measuring the unit-water content of concrete is applied by the Air Meta Act and the Electrostatic Capacity Act. However, there are complex and time-consuming problems with measurement methods. Therefore, high frequency moisture sensor was used for quick and high measurement, and unit-water content of mortar was evaluated through machine running and deep running based on measurement big data.
Kim, Jin Hee;Rhee, Inkyu;Jung, Yong Chae;Ha, Sumin;Kim, Yoong Ahm
Carbon letters
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제24권
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pp.90-96
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2017
We demonstrated the sensitivity of optically active single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with a diameter below 1 nm that were homogeneously dispersed in cement composites under a mechanical load. Deoxyribonucleic acid (DNA) was selected as the dispersing agent to achieve a homogeneous dispersion of SWCNTs in an aqueous solution, and the dispersion state of the SWCNTs were characterized using various optical tools. It was found that the addition of a large amount of DNA prohibited the structural evolution of calcium hydroxide and calcium silicate hydrate. Based on the in-situ Raman and X-ray diffraction studies, it was evident that hydrophilic functional groups within the DNA strongly retarded the hydration reaction. The optimum amount of DNA with respect to the cement was found to be 0.05 wt%. The strong Raman signals coming from the SWCNTs entrapped in the cement composites enabled us to understand their dispersion state within the cement as well as their interfacial interaction. The G and G' bands of the SWCNTs sensitively varied under mechanical compression. Our results indicate that an extremely small amount of SWCNTs can be used as an optical strain sensor if they are homogeneously dispersed within cement composites.
본 연구는 도로포장 재료의 상대습도를 편리하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 방법을 파악하여 도로포장 재료의 수분변화 특성을 분석할 수 있는 가능성을 연구하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 먼저 대기의 습도를 여러 가지의 센서를 이용하여 측정한 후 비교 분석하여 센서의 정확성 및 측정치의 보정 방법에 대한 연구를 수행하였으며 신뢰성이 확인된 센서를 이용하여 시멘트 몰탈 시편의 초기 경화 과정 및 실외 상태에서의 습도를 측정하여 분석하였다. 또한 습도측정용 센서를 이용하여 도로포장 재료의 투수성을 분석할 수 있는 몇 가지 방법에 대한 기초 실험도 수행하여 습도 측정을 통해 재료의 투수 특성 분석 가능성도 시험하였다. 연구 결과 Hygrochron을 이용하여 도로포장 재료의 습도를 측정하는 것이 여러 측면에서 유리한 것으로 판단되었으며 이러한 센서를 장착하는 방법 및 측정값을 보정하는 방법을 파악하였다. 몰탈 시편은 시편의 습도가 대기 습도의 증가 또는 감소하는 추세에 따라 변화하기 보다는 대기 습도에 접근하는 방향으로 변화한다는 것을 알았으며, 시편의 표면과 내부에서의 습도변화에는 확연한 지연이 생기는 것도 발견하였다. 또한 습도 측정용 센서는 도로포장 재료의 투수성을 측정하기에도 매우 적합하며 습도 측정값을 이용하여 재료의 투수 속도를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.
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.
The purpose of this study is the measurement of whole-body vibration for different road surfaces. Experimental measurements were taken on asphalt, cement, and off-road surfaces as defined by ISO 2631-1. Each experiment was conducted under the same set of conditions (measurement duration, times, speed, vehicle type). Measurement duration was 10 minutes and 3 separate measurements were taken on each road surface. Vehicle speed was 60km/h. In accordance with ISO 2631-1, an acceleration sensor is set up between the driver's seat and the human body. For evaluation, RMS(root-mean-square) values were taken as suggested by ISO 2631-1. The results suggest "health guidance caution zones", and the evaluation was based on obtaining the vector sum with "health guidance caution zones".
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[게시일 2004년 10월 1일]
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