• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.263-279
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• 2022

With the span and arch rib size of concrete-filled steel tube (CFST) arch bridges increase, the hydration heat of pumped mass concrete inside large-size steel tube causes a significant temperature variation, leading to a risk of thermal stress-induced cracking during construction. In order to tackle this phenomenon, a hydration heat conduction model based on hydration degree was established through a nonlinear temperature analysis incorporating an exothermic hydration process to obtain the temperature field of large-size CFST. Subsequently, based on the evolution of elastic modulus based on hydration degree and early-age creep rectification, the finite element model (FEM) model and analytical study were respectively adopted to investigate the variation of the thermal stress of CFST during hydration heat release, and reasonable agreement between the results of two methods is found. Finally, a comparative study of the thermal stress with and without considering early-age creep was conducted.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.813-822
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수화도에 따른 재료 모델을 제시하고, 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 재료물성이 급격히 변화하는 초기재령 콘크리트의 거동을 모사하는 과정에서 온도 및 습도에 관련된 재료 물성이 수화도에 따라 결정하였다. 또한 수분거동 연구는 경화한(mature) 콘크리트에 대해서는 여러 연구자에 의해 수행되었지만, 초기재령 콘크리트의 전달계수, 수분용량에 관한 연구는 제대로 정립되지 않은 실정이다. 또한 일반적으로 보통콘크리트에서 무시되는 수분감소항은 고강도 및 고성능 콘크리트의 자기건조(self-desiccation)와 관련된 자기수축(autogenous shrinkage)을 유발하고, 이는 구조물의 장기 내구성 및 사용성 측면에서 중요한 관심사이다. 따라서 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수축에 의한 응력을 평가하기 위하여, 고강도 및 고성능 콘크리트를 포함한 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분거동을 적절히 표현하는 수학적 재료 모델을 제시하고, 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 결정하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램을 이용한 수치해석 결과는 실험결과와의 비교를 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.427-435
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• 2010

인장 균열은 콘크리트의 가장 취약한 특성으로 수화열 및 건조수축 등으로 인해 초기재령에서 발생되는 경우가 많다. 초기의 균열을 정확히 예측하기 위해서는 응력-균열 개구 관계가 시간에 따라 어떻게 변화하는 지를 파악해야 한다. 이 연구에서는 기존에 수행되었던 쐐기형 쪼갬 실험결과에 대한 역해석을 수행하였으며, 측정된 하중-균열 개구 변위를 최적으로 모사하는 응력-균열 개구 관계에 대한 쌍선형 연화곡선을 구하였다. 파괴에너지의 시간에 따른 변화에 관한 분석이 이루어졌으며, 분석 결과를 바탕으로 초기재령에서의 응력-균열 개구 관계에 대한 모델을 제안하였다. 최대 하중, 최대 하중에서의 균열 개구 변위, 파괴에너지에 대하여 실험 측정값, 역해석 결과, 모델로부터 계산된 결과들을 비교해 보았으며, 이를 통해 제안된 모델을 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.741-744
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• 2008

콘크리트 구조물의 품질관리를 위해 양생초기 내부 수화열 분석 및 습도 거동에 대한 정확한 측정 및 분석은 구조물의 내구성 및 장기공용성의 향상을 위하여 필수적이라 할 수 있다. 특히 최근에는 대형 콘크리트 구조물 및 고성능 콘크리트 시공사례가 증가함에 따라 이러한 초기 온습도 거동에 대한 중요성이 증가하고 있는 실정이다. (2005 정진훈) 일반적으로 콘크리트 초기 재령시 수화반응에 의한 수화열은 내적 및 외적 구속을 받고 있는 콘크리트 구조체에 대하여 온도응력을 발생시켜 양생 초기 균열 및 지속적인 인장응력 영향을 가지게 한다. 또한 대기 온도 및 습도 그리고 콘크리트 양생환경에 의한 급속한 표면 및 내부습도 변화는 콘크리트 건조수축을 유발하며 온도응력과 더불어 초기 콘크리트 구조물에 피해를 좋지 않은 영향을 미쳐 내구성 및 장기공용성을 저하시킨다.최근 이러한 초기 거동의 분석의 중요성 인식되면서 초기 거동에 대한 많은 연구가 이루어져왔다. 하지만 수화열 분석에 비하여 수분분포 및 거동 분석에 대한 연구는 계측의 어려움으로 인하여 매우 미비한 실정이다. 또한 내부 습도를 직접적이며 정확하게 측정하기보다는 대기 습도 및 표면습도에 의한 내부습도 변화를 예측하는 연구가 진행되었었다. 본 연구에서는 콘크리트 초기 재령시 내부의 수화열에 의한 온도 분포 거동과 수화반응 및 건조에 의한 수분 분포 거동을 동시에 직접적으로 측정할 수 있는 편리하고 신뢰성 있는 측정 기법을 제시하고 그에 따른 콘크리트 구조물의 온습도 거동을 측정 분석하는데 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.493-496
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• 2008

합성형교량의 바닥판 횡방향균열은 재료, 설계, 시공 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받으며, 초기재령 콘크리트 바닥판 균열에 영향을 미치는 주요인자는 온도 및 수축변형에 기인한 것으로 알려져있다. 온도의 영향은 수화열과 복사열에 모두 영향을 받으며 일반적으로 보통강도콘크리트가 사용되는 바닥판은 건조수축, 고강도콘크리트 바닥판은 자기수축의 영향을 주로 받게 된다. 합성형교량을 범용 유한 요소 구조 해석 프로그램을 이용하여 수화열 및 복사열에 의한 온도응력, 자기 및 건조수축응력 해석을 수행하고, 이를 통하여 합성형교량 바닥판 콘크리트에서 발생한 균열의 원인을 규명하고자 한다. 균열 원인 분석으로 도출된 결과를 토대로 변수해석(parametric study)을 수행하여 향후 시공되는구조물의 균열제어대책을 제시하고자 한다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권2호
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• pp.155-174
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• 2023

High performance concrete (HPC) has been extensively used in thin overlay for repair purpose due to its excellent strength and durability. This paper presents an experiment, where the sensor-instrumented HPC overlays have been followed by dynamic strain and moisture content monitoring for 1 year, under normal traffic. The vibrating wire and soil moisture sensors were embedded in overlay before construction. Four given HPC mixes (2 original mixes and their shrinkage-modified mixes) were used for overlays to contrast the strain and moisture results. A calibration method to accurately measure the moisture content for a given concrete mixture using soil moisture sensor was established. The monitoring results indicated that the modified mixes performed much better than the original mixes in shrinkage cracking control. Weather condition and concrete maturity at early age greatly affected the strain in concrete. The strain in HPC overlay was primarily in longitudinal direction, leading to transverse cracks. Additionally, the most moisture loss in concrete occurred at early age. Its rate was very dependent on weather. After one year, cracking survey was carried out by vision to verify the strain direction and no cracks observed in shrinkage modified mixes.

• 한국농공학회지
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• 제39권3호
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• pp.108-114
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• 1997

Concrete is said to have a high degree of extensibility when it is subjected to large deformations without cracking. The cracking behavior of concrete in the field may even be more complex. For example, in mass concrete compressive stresses are developed during the very early period when temperatures are rising, and the tensile stresses do not develop until at a later age when the temperature begins to decline. Actual cracking and failure depend on the combination of factors and indeed it is rarely that a single adverse factor is responsible for cracking of concrete. The importance of cracking and the minimum width at which a crack is considered significant depend on the conditions of exposure of the concrete. The ultrasonic pulse measurements can be used to detect the development of cracks in structures such as dams, and to check deterioration due to frost or chemical action. An estimate of the depth of a crack visible at the surface can be obtained by measuring the transit times across the crack for two different arrangements of the transducers placed on the surface. In this paper, the concrete cracks that artificially introduced crack width is 1 and 2mm, crack depth is 2, 4, 6, 8cm were measured by Tc-To Method In consequence, the measured depth was increased with increase of measuring distance from concrete crack. The most reliable results were shown when the introduced crack width was 1mm, and the measuring distance was 10cm from concrete crack.

• Computers and Concrete
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• 제20권5호
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• pp.529-537
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• 2017

Excessively elevated temperature can lead to cracks in prestressed concrete (PC) continuous bridge with box girder on the pier top at cement hydration age. This paper presents a case study for evaluating the behavior of PC box girder during the early hydration age using a two-stage computational model, in the form of computer program ANSYS, namely, 3-D temperature evaluation and determination of mechanical response in PC box girders. A numerical model considering time-dependent wind speed and ambient temperature in ANSYS for tracing the thermal and mechanical response of box girder is developed. The predicted results were compared to show good agreement with the measured data from the PC box girder of the Zhaoshi Bridge in China. Then, based on the validated numerical model three parameters were incorporated to analyze the evolution of the temperature and stress within box girder caused by cement hydration heat. The results of case study indicate that the wind speed can change the degradation history of temperature and stress and reduce peak value of them. The initial casting temperature of concrete is the most significant parameter which controls cracking of PC box girder on pier top at cement hydration age. Increasing the curing temperature is detrimental to prevent cracking.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권6호
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• pp.763-773
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• 2014

The recently developed Ultra High Performance Concrete (UHPC) displays outstanding compressive strength and ductility but is also subjected to very large autogenous shrinkage. In addition, the use of forms and reinforcement to confine this autogenous shrinkage increases the risk of shrinkage cracking. Accordingly, this study adopts a combination of shrinkage reducing admixture and expansive admixture as a solution to reduce the shrinkage of UHPC and estimates its appropriateness by evaluating the compressive and flexural strengths as well as the autogenous shrinkage according to the age. Moreover, the coefficient of thermal expansion known to experience sudden variations at early age is measured in order to evaluate exactly the autogenous shrinkage and the thermal expansion is compensated considering these measurements. The experimental results show that the compressive and flexural strengths decreased slightly at early age when mixing 7.5% of expansive admixture and 1% of shrinkage reducing admixture but that this decrease becomes insignificant after 7 days. The use of expansive admixture tended to premature the setting of UHPC and the start of sudden increase of autogenous shrinkage. Finally, the combined use of shrinkage reducing admixture and expansive admixture appeared to reduce effectively the autogenous shrinkage by about 47% at 15 days.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.569-577
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• 2015

콘크리트의 균열억제 대책으로서 이용되고 있는 팽창 콘크리트를 대상으로 그 기본 특성의 파악 및 실부재로의 팽창재의 효과에 대해서 검토했다. 실내실험으로서 기본특성에 대해 검토한 결과, 팽창재의 적용에 의해 콘크리트의 건조수축 및 자기수축의 저감효과를 확인할 수 있었다. 또한, 팽창 콘크리트의 완전 구속조건 하에서의 응력-강도비는 보통 콘크리트에 비해 낮은 결과로 팽창재에 의한 인장응력의 저감효과를 확인할 수 있었다. 한편, 구속 조건하에서 팽창 콘크리트는 보통 콘크리트와 비교해 응력완화에 따른 변형능력이 향상되어 균열저항성의 향상을 기대할 수 있다고 판단된다. 실부재로의 검토에 있어서, 구속체의 영향이 작은 외벽에 있어서도 팽창 콘크리트는 초기재령에 있어 팽창에 수반하는 압축응력이 유효하게 도입되어 인장응력을 저감할 수 있다. 더욱이, 장기재령에 있어서의 균열을 평가한 결과, 팽창 콘크리트의 균열면적은 보통 콘크리트의 약 35%로 팽창재의 균열저감 효과를 확인할 수 있었다.