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- 시멘트 복합재료의 특성 연구 및 기술 개발

  • 극한온도 환경에서 시멘트 복합체의 충격파괴 실험

  • 1

    기본강도 실험 결과

  • 압축강도에 대한 휨강도비 (fcu/fr)

  • PVA 섬유보강 시멘트복합체 : 1/8.0 정도

  • VAE 분말 폴리머 시멘트복합체 : 1/7.1, 보통 모르타르 : 1/10.2 정도

  • 휨강도의 증가량은 PVA 섬유 〉VAE 분말 폴리머 〉일반 모르타르 순으로 나타내었음.

  • 2

    휨 거동 분석

  • PVA 섬유보강 시멘트복합체의 경우 변위가 크게 증가하였음

  • VAE 분말 폴리머와 보통 모르타르는 최대 휨응력 이후 급작스럽게 떨어지고 최대 휨응력 이후 변위가 거의 없었음

(a) PVA fiber

(a) PVA fiber

(b) VAE polymer

(b) VAE polymer

(c) Plain mortar

(c) Plain mortar

〔휨응력과 변위 곡선〕

  • 3

    온도변화에 따른 충격파괴거동 분석

  • 충격 파괴에너지 분석

  • PVA 섬유보강 시멘트복합체 시편이 다른 시편에 비해 가장 높은 충격파괴에너지를 갖으며, 상대적으로 일반 모르타르의 시편은 충격파괴에너지가 현저하게 저하되었음

  • 상대적으로 일반 모르타르의 시편은 충격파괴에너지가 현저하게 저하되었음 · 충격파괴에너지는 PVA 섬유 〉VAE 분말 폴리머 〉일반 모르타르 순으로 PVA 섬유보강 시멘트복합체의 경우 가장 높게 나타내었음

  • 3

    코팅된 CFRC의 재료역학적 특성 및 내진성능 평가

시멘트 콘크리트는 압축에는 강하나 인장 및 충격강도가 낮고 에너지 흡수능력이 적은 취성적 성질을 나타내며, 이러한 결함을 개선하기 위하여 보강섬유로서 오래전 부터 철근, 강섬유 및 석면 등을 보강하여 구조 및 비 구조부재로 사용되어 왔다. 그러나 이들 또한 강재부식에 의한 구조 성능저하와 석면에 의한 건강장애 등 발암물질로 문제가 발생하여 이와 같은 문제를 해결하기 위한 섬유보강 콘크리트에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 코팅처리된 탄소섬유를 이용하여 CFRC의 재료역학적 기본물성 실험과 내진성능 평가 실험을 진행한다. 이에 대한 연구내용 및 범위는 다음과 같다.

  • 굳지 않은 상태의 역학적 특성 : 플로우, 단위용적중량 등

  • 굳은 상태의 역학적 특성 : 압축강도, 휨강도 및 내충격성 등

  • 거동 분석 : 휨거동, 내충격성 평가, 시편 충돌 후 파괴유형 검토

  • 내진 보수, 보강 등 전단보강능력 향상방안 제시

- 비접촉식 균열감지 센서를 이용한 구조물의 균열정도 및 패턴 분석 연구

사회기반 시설물의 유지관리를 위해 비파괴시험을 이용한 정기적인 점검과 안전진단을 수행중이나 점검자의 주관적인 경험에 근거한 판단으로 점검자의 주관적인 판단결과에 따라 다른 진단결과 도출의 문제점이 발생하고 있다. 또한 매립식 또는 접촉식 센서들을 이용한 콘크리트 구조물의 균열 또는 손상을 모니터링 하는 경우 구조물의 손상을 센서가 부착된 위치에서만 파악이 가능하고, 센서들의 수명이 구조물과 비교하여 매우 짧아서 연속적인 모티너링이 불가능한 단점이 있다. 따라서 센서의 교체가 필요 없이 연속적으로 사용할 수 있으며 시설물의 구조적 성능에 악영향을 미치지 않고 구조물의 균열 및 손상정도 등을 전체적으로 파악할 수 있다. 제3세부에서 과제개발로 비접촉식 균열감지 센서를 기반으로한 콘크리트 구조물의 균열원인 및 손상에 대한 연구를 진행한다. 이에 대한 연구내용 및 범위는 다음과 같다.

  • 구조물 균열발생 등 영상데이터 확보

  • 비접촉 균열 감지 센서를 이용한 구조물의 외관상태 변화 추이 분석

  • 균열폭, 균열깊이, 균열길이 등

  • 외관조사망도 작성을 위한 손상 데이터 수집

〔구조물의 내부결함 검사 방법 및 시스템〕

- 또한, 본 개발을 통해 시설물의 안전진단 및 유지관리를 위해 구조물 성능에 악영향을 주지 않고, 밀리파 영상 잡음 발진기를 이용한 비접촉식 구조물의 결함(공동, 균열, 철근 부식 등) 측정방법을 개발하고, 유연성이 뛰어난 미세 탐침자를 이용한 균열 깊이 및 진행성 균열 측정을 정확하게 산정하고 정밀도를 얻을 수 있는“미세균열 계측 센서 시스템”을 개발한다. 종국적으로는 실무적으로 적용 가능한 균열의 정도를 계측하고, 내구손상을 탐지할 수 있는 기술로부터 개발되는 시설물의 진단 업무에 매우 유용하게 활용할 수 있도록 구조물의 완전 자동화 균열 탐지 시스템을 개발하여 사업화 하고자 한다.

〔새로운 기술의 구조물 미세균열 계측 및 공동탐지 시스템 개념도〕

〔새로운 기술의 구조물 미세균열 계측 및 공동탐지 시스템 개념도〕

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