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

• 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.

• 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.

• 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.

• Computers and Concrete
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• 제7권5호
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• pp.455-468
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• 2010

This paper presents a prediction and simulation method of tensile stress-strain curves of Engineered Cementitious Composites (ECC). For this purpose, the bridging stress and crack opening relations were obtained by the fiber bridging constitutive law which is quantitatively able to consider the fiber distribution characteristics. And then, a multi-linear model is employed for a simplification of the bridging stress and crack opening relation. In addition, to account the variability of material properties, randomly distributed properties drawn from a normal distribution with 95% confidence are assigned to each element which is determined on the basis of crack spacing. To consider the variation of crack spacing, randomly distributed crack spacing is drawn from the probability density function of fiber inclined angle calculated based on sectional image analysis. An equation for calculation of the crack spacing that takes into quantitative consideration the dimensions and fiber distribution was also derived. Subsequently, a series of simulations of ECC tensile stress-strain curves was performed. The simulation results exhibit obvious strain hardening behavior associated with multiple cracking, which correspond well with test results.

• 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.

• Advances in Computational Design
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• 제8권2호
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• pp.113-131
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• 2023

The use of fibers has been commonly considered in engineered cementitious composites, but their behavior with coarse aggregate in concrete has not been studied significantly, which is needed to meet structural performance objectives for design, such as ductility. This research analyzes the behavior of fiber-reinforced concrete with coarse aggregate with 0.62%, 1.23%, and 2% PVA (Polyvinyl-alcohol) content, varying the maximum aggregate size. Tensile (direct and indirect) and compressive concrete tests were performed. The PVA fiber addition in coarse aggregate concrete increased the ductility in compression, especially for the fiber with a larger aspect ratio, with a minor impact on strength. In addition, the tensile tests showed that the PVA fiber increased the tensile strength of concrete with coarse aggregate and, more significantly, improved the ductility. A selected mixture was used to build short and slender reinforced concrete beams to assess the behavior of structural members. PVA fiber addition in short beams changed the failure mode from shear to flexure, increasing the deflection capacity. On the other hand, the slender beam tests revealed negligible impact with the use of PVA.

• 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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• 제19권4호
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• pp.75-82
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• 2015

이 논문에서는 철근으로 보강한 고인성 섬유복합체(ECC) 기둥의 반복이력거동을 연구하였다. ECC를 제조하기 위하여 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 기본 결합재로 하고, 플라이애시를 다량 치환하여 결합재와 충전재로 사용하는 배합을 적용하였다. 철근 보강한 ECC 기둥의 반복이력거동을 평가하기 위하여 일반 철근콘크리트 기둥 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 반복하중에 의한 실험의 결과, 일반 철근콘크리트 기둥에 비하여 철근 보강한 ECC 기둥은 높은 연성비와 함께 안정적인 이력거동을 나타내었고, 우수한 휨 균열 제어 특성을 나타내었다. 또한 횡방향 하중에 대한 기둥의 내력 증진효과와 함께 에너지 소산능력의 향상을 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.75-92
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• 2023

The novel composite cold-formed steel (CFS)/engineered cementitious composites (ECC) beams have been recently presented. The new composite section exhibited superior structural performance as a flexural member, benefiting from the lightweight thin-walled CFS sections with improved buckling and torsional properties due to the restraints provided by thinlayered ECC. This paper investigated the shear performance of the new composite CFS/ECC section. Twenty-eight simply supported beams, with a shear span-to-depth ratio of 1.0, were assembled back-to-back and tested under a 3-point loading scheme. Bare CFS, composite CFS/ECC utilising ECC with Polyethylene fibres (PE-ECC), composite CFS/MOR, and CFS/HSC utilising high-strength mortar (MOR) and high-strength concrete (HSC) as replacements for PE-ECC were compared. Different failure modes were observed in tests: shear buckling modes in bare CFS sections, contact shear buckling modes in composite CFS/MOR and CFS/HSC sections, and shear yielding or block shear rupture in composite CFS/ECC sections. As a result, composite CFS/ECC sections showed up to 96.0% improvement in shear capacities over bare CFS, 28.0% improvement over composite CFS/MOR and 13.0% over composite CFS/HSC sections, although MOR and HSC were with higher compressive strength than PE-ECC. Finally, shear strength prediction formulae are proposed for the new composite sections after considering the contributions from the CFS and ECC components.