• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.1553-1560
• /
• 2021

본 연구는 나노섬유를 제조하는데 빠르고 효과적인 전기방사법을 이용하여 PVA(Polyvinyl alcohol)와 AgNO₃를 혼합하여 제조한 용액을 금속산화물 기반 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조하고 그 특성을 분석하였다. PVA/AgNO₃ 혼합 용액을 전기방사법을 이용하여 유리기판 위에 나노섬유 구조체 형태로 방사하여 250 ℃에서 2 시간 동안 열처리 과정을 통해 전기 전도성이 향상된 은나노 섬유 기반 투명 전극을 제조하였다. 제조된 투명전극은 four-point probe 장비를 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, UV - Vis spectrophotometer 를 이용하여 제조된 투명전극의 투과도를 확인하였다. 또한, Scanning Electron Microscopy (SEM)과 Energy Dispersive Spectrometer(EDS)를 통해 은 나노 섬유의 표면 특성과 성분을 확인하였다. 이러한 분석들을 통해, 전기 방사 시간에 따른 면 저항과 투과도의 최적화된 조건을 확인할 수 있었으며, 은 나노 섬유로 이루어진 투명 전극은 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하여 태양전지, 디스플레이, 터치스크린과 같은 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.107-114
• /
• 2013

이 연구는 고속비상체의 충돌 및 에멀젼 폭약에 의한 폭발조건에서 섬유보강 콘크리트의 내충격 성능을 실험적으로 평가하는 것으로 목적으로 하였으며, 고속 충격시험은 비상체의 충돌속도는 약 350 m/s이며, 폭발실험은 시험체 표면에 폭약을 접촉시킨 상태에서 실시하였다. 그 결과, PVA, PE 및 강섬유의 혼입에 의한 섬유보강 콘크리트 시험체의 휨인장성능 증가는 고속충격 및 접촉폭발에 의한 배면파괴를 억제시켰다. 콘크리트의 내충격 성능에 있어서 배면파괴 억제는 압축강도에 비하여 휨인장성능의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한, 고속충돌 및 접촉폭발에 의해 발생하는 콘크리트 시험체의 파괴패턴은 매우 유사한 것을 알 수 있었으며, 고속비상체에 의한 충돌실험을 통해 접촉폭발상황에 대한 시험체의 파괴패턴의 유추가 가능할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
• /
• 제22권5호
• /
• pp.481-492
• /
• 2018

In this paper, a new hybrid fiber system (NHFS) is investigated for the application of slab. The steel fiber, polyvinyl alcohol (PVA) fiber and calcium carbonate ($CaCO_3$) whisker is added to form NHFS. The four-point bending test is carried out on the flexural properties of slab with plain, steel fiber, traditional hybrid fiber system (THFS) and NHFS reinforced cementitious composites. The flexural behavior is evaluated by ASTM C1018-97, JCI-SF4 and post-crack strength (PCS) technique. The evaluation parameters of flexural toughness such as toughness index (TI), equivalent flexural strength (EFS) and PCS are determined. The size of slab specimens is $15mm(thickness){\times}50mm(width){\times}200mm(length)$. The results show that adding $CaCO_3$ whisker to THFS can significantly improve the flexural strength, TI, EFS, PCS of the slab. The empirical relation between reinforcing index ($RI_v$) and flexural parameters show that flexural parameters of slabs increase first and then decrease; which indicates that optimum $RI_v$ values can be helpful in the considering the mix design of steel-PVA fibers-$CaCO_3$ whisker composites for achieving the desired flexural-related properties. The scanning electron microscopy is performed to observe the micro-morphological characteristics of the fracture surface, which proved the positive hybrid effect among the different fibers in cementitious composites. The NHFS can arrest the generation and propagation of the crack from micro to macro level.

• Composites Research
• /
• 제23권3호
• /
• pp.50-57
• /
• 2010

섬유 보강 시멘트계 복합재료의 성능 예측 및 평가에 있어서 중요한 영향을 미치는 섬유 분포 특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 복합재료의 단면 이미지에서 섬유를 정확히 검출하여야 한다. 이 논문은 형광원리를 이용하여 합성섬유를 매트릭스로부터 개별적으로 검출하기 위한 기초 연구로써 섬유 보강 시멘트계 복합재료 중의 하나인 ECC에 일반적으로 사용되는 PVA 섬유, PET 섬유, PE 섬유, 그리고 PP 섬유의 형광특성을 분석하였다. 또한 하이브리드 된 경우 합성섬유들 간의 상대 형광 광도값의 차이를 비교하여 종류별로 구분하기 위한 최적의 파장대를 선정하였으며, 그 파장대에서 두 분류대상을 구별할 수 있는 최적의 경계값을 통계적 방법을 이용하여 산출하였다. 또한 형광 현미경을 이용하여 각 섬유를 촬영하여 상대적인 밝기값을 비교하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.130-137
• /
• 2023

이 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs) 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체에서 배합 순서에 따른 영향을 분석하기 위해 배합 순서를 변수로 고려한 실험을 통해 유동성, 압축 및 휨인장 성능을 분석하였다. 실험 결과, CNT 혼입으로 인하여 유동성이 크게 감소하였으며, CNT가 혼입된 경우 배합 순서에 따라 유동성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 압축 강도는 물과 CNT 수용액을 미리 섞어 혼입한 후 PVA 섬유를 혼입하는 순서가 가장 강도 증진 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 휨인장강도는 건비빔 후 물과 CNT 수용액, PVA 섬유를 미리 섞은 후 배합한 방식이 가장 높은 것으로 나타났다. 다만, 휨인장 거동에서 연성도는 배합 순서와의 연관성이 명확하게 나타나지 않았다. 또한, 미세구조에의 영향을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM) 이미지 분석을 수행하였다. SEM 이미지 분석 결과, 모든 시편에서 CNT가 골고루 분산되어 분포하고 있는 것으로 나타나 CNT가 강도 증진 효과에 기여하고 있는 것을 확인할 수 있었으나, 배합방식으로 인한 차이는 명확하게 나타나지 않았다. 이 연구의 주요 결과는 향후 CNT 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체의 작업성 및 재료성능 평가 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제81권5호
• /
• pp.575-589
• /
• 2022

In order to enhance the greenness in the strain-hardening composites and to reduce the high cost of typical polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composite (PVA-ECC), an affordable strain-hardening composite with green binder content has been proposed. For optimizing the strain-hardening behavior of cementitious composites, this paper investigates the effects of polypropylene fibers on the first cracking strength, fracture properties, and micromechanical parameters of cementitious composites. For this purpose, digital image correlation (DIC) technique was utilized to monitor crack propagation. In addition, to have an in-depth understanding of fiber/matrix interaction, scanning electron microscope (SEM) analysis was used. To understand the effect of fibers on the strain hardening behavior of cementitious composites, ten mixes were designed with the variables of fiber length and volume. To investigate the micromechanical parameters from fracture tests on notched beam specimens, a novel technique has been suggested. In this regard, mechanical and fracture tests were carried out, and the results have been discussed utilizing both fracture and micromechanical concepts. This study shows that the fiber length and volume have optimal values; therefore, using fibers without considering the optimal values has negative effects on the strain-hardening behavior of cementitious composites.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.13-22
• /
• 2018

The number of researches on the mechanical properties of cemented sand and gravel (CSG) materials and the application of the CSG Dam has been increased. In order to explain the technical scheme of strength prediction model about the artificial neural network, we obtained the sample data by orthogonal test using the PVA (Polyvinyl alcohol) fiber, different amount of cementing materials and age, and established the efficient evaluation and prediction system. Combined with the analysis about the importance of influence factors, the prediction accuracy was above 95%. This provides the scientific theory for the further application of CSG, and will also be the foundation to apply the artificial neural network theory further in water conservancy project for the future.

• Computers and Concrete
• /
• 제20권4호
• /
• pp.491-502
• /
• 2017

In this research, the application of ultrasonic pulse velocity (UPV) test as a nondestructive method for estimating some of the mechanical and dynamic properties of reactive powder concrete (RPC) containing steel and polyvinyl alcohol (PVA) fibers, as well as their combination was explored. In doing so, ten different mix designs were prepared in 19 experimental groups of specimens containing three different volume contents of steel fibers (i.e., 1, 2, and 3 %) and PVA fibers (i.e., 0.25, 0.5, and 0.75 %), as well as hybrid fibers (i.e., 0.25-0.75, 0.5-0.5, and 0.75-0.25 %). The specimens in these groups were prepared under the two curing regimes of normal and heat treatment. Moreover, the UPV test results were employed to estimate the compressive strength, dynamic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio of the RPC concrete and to investigate the quality level of the used concrete. At the end, the effect of the specimen shape and in fact the measuring distance length on the UPV results was explored. The results of this research suggest that the steel fiber-containing RPC specimens demonstrate the highest level of ultrasonic pulse velocity as well as the highest values of the mechanical and dynamic properties. Moreover, heat treatment has a positive effect on the density, UPV, dynamic modulus, Poisson's ratio, and compressive strength of the RPC specimens, whereas it leads to a negligible increase or decrease in the shear modulus and static modulus of elasticity. Furthermore, the specimen shape affects the UPV of fiber-lacking specimens while negligibly affecting that of fiber-reinforced specimens.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.19-29
• /
• 2017

시멘트-점토-모래 혼합토의 휨성능 개선을 위하여 합성섬유를 이용해서 보강한 섬유보강토에 대한 휨성능 시험을 실시하였다. 시멘트, 모래, 그리고 섬유가 혼합토의 휨성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 시멘트량(15%, 20%, 25%), 모래함량(0%, 10%, 20%), 섬유의 종류(PP, PVA)와 길이(6mm, 12mm), 섬유혼입량(0.5%, 1.0%, 1.5%)을 조합하여 시험편을 제작하였다. 본 연구의 결과 시멘트 개량토를 섬유를 이용해서 보강하면 휨강도와 휨인성이 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 휨성능 시험 결과에 대한 다중선형회귀분석 결과 시멘트량과 모래함량은 휨강도에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났고, 반면에 섬유혼입량은 균열발생 후의 거동에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났다.

• Coupled systems mechanics
• /
• 제6권3호
• /
• pp.335-349
• /
• 2017

To cope with the demand on giant and durable buildings, reinforcement of concrete is a practical problem being extensively investigated in the civil engineering field. Among various reinforcing techniques, fiber-reinforced concrete (FRC) has been proven to be an effective approach. In practice, such fibers include steel fibers, polyvinyl alcohol (PVA) fibers, polyacrylonitrile (PAN) carbon fibers and asbestos fibers, with the length scale ranging from centimeters to micrometers. When advancing such technique down to the nanoscale, it is noticed that carbon nanotubes (CNTs) are stronger than other fibers and can provide a better reinforcement to concrete. In the last decade, CNT-reinforced concrete attracts a lot of attentions in research. Despite high cost of CNTs at present, the growing availability of carbon materials might push the usage of CNTs into practice in the near future, making the reinforcement technique of great potential. A review of existing research works may constitute a conclusive reference and facilitate further developments. In reference to the recent experimental works, this paper reports some key evaluations on CNT-reinforced cementitious materials, covering FRC mechanism, CNT dispersion, CNT-cement structures, mechanical properties and fire safety. Emphasis is placed on the interplay between CNTs and calcium silicate hydrate (C-S-H) at the nanoscale. The relationship between the CNTs-cement structures and the mechanical enhancement, especially at a high-temperature condition, is discussed based on molecular dynamics simulations. After concluding remarks, challenges to improve the CNTs reinforcement technique are proposed.