Concrete masonry prisms are strengthened with steel fiber-reinforced mortar (SFRM) overlay and tested for compressive and diagonal tension strength. Masonry prisms are produced in poor condition considering standard workmanship for masonry buildings in Korea. Amorphous steel fibers are adopted for SFRM, and appropriate mixing ratios of SFRM are derived considering constructability and strength. Masonry prisms are strengthened with different fiber volume ratios, while numerous strengthened faces and additional reinforcing meshes are produced for compression and diagonal tension tests. Compression and diagonal tension strength are increased by up to 122% and 856%, respectively, and the enhancement effect for diagonal tension strength was superior compared to compression strength. Finally, the test results and strength prediction equations based on existing literature and regression analysis are compared.

현대에 사용되는 콘크리트는 혼화재료 적용을 통하여 워커빌리티와 구조적 성능을 향상시킬 수 있고 극한 환경에서 적용 가능한 기능성 콘크리트로 개발되었으나 외부 요인에 의한 부식, 인장력에 취약한 구조적 한계는 콘크리트의 활용 범위를 제한하였다. 이러한 콘크리트의 단점을 해결하는 방안으로 신소재로써 각광받고 있으며 고유의 기능을 부여할 수 있는 Smart material을 활용하고자 하며 Smart material 중 하나인 탄소나노튜브는 콘크리트의 보강재 중 하나인 철근보다 더 뛰어난 역학적 성능을 보이므로 콘크리트 내 적용을 통해 콘크리트의 향상된 구조성능을 기대할 수 있다. 또 다른 Smart material중 하나인 자기치유 혼화재는 콘크리트 균열면의 앙금 반응을 통해 균열을 메움으로써 콘크리트의 균열 부분 및 내부 배근재의 부식을 최소화하고자 한다. 탄소나노튜브는 시멘트 질량의 0.1, 0.3, 0.5%, 자기치유 콘크리트는 시멘트 질량의 6, 8, 10%만큼 혼입된 콘크리트 복합체의 역학적 거동을 검토하기 위해서 압축강도 시험과 휨시험을 수행하였으며 휨시험이 종료된 시편을 수중에 넣어 0,3,7,14,21,28,56,84일간 자기치유 성능을 검토하였다. 휨시험의 경우 OPC시편과 비교하여 동일 변위에 대해 높은 하중 변화를 보였으나 취성도가 증가하였다. 자기치유 실험의 경우 탄소나노튜브의 경우 일반 OPC 시편보다 약간 향상된 자기치유 성능을 보였으나 혼입량 증가에 따른 경향성을 보이지 못하였다. 자기치유 혼화재의 경우 OPC 또는 탄소나노튜브 혼입 콘크리트보다 초기 속도면에서 느린 회복률을 보였으나 최종 회복률에서 더 우수한 결과를 보였으며 이러한 현상은 혼입율의 증가에 따라 해당 경향이 더 뚜렷히 보였다.

유리섬유강화 모르타르 관을 구성하는 보강섬유는 직교이방성 부재로 간주되며 재료의 성질은 서로 직각을 이루는 두 개의 축을 기준으로 정의된다. 유리섬유 모르타르 관의 구조적 거동 해석을 수행하기 위해서 길이방향과 원주방향의 재료의 역학적 성질, 즉 탄성계수, 전단탄성계수, 포아송비 등이 필요하며 각각의 성질들은 실험을 통해 결정하였다. 이 실험으로부터 구한 각각의 역학적 성질을 적용하여 간소화된 유한요소해석방법을 제안하기 위해 적층판 이론으로부터 유리섬유강화 모르타르 관의 탄성계수를 계산하고, 계산된 탄성계수를 적용하여 유한요소 해석을 수행하였다. 또한, 유한요소해석과 편평시험을 통해 구한 하중-변위 관계를 비교하였으며 ASTM D2412에서 제시하고 하고 있는 관의 강성 값을 유한요소해석과 실험을 통해 예측하여 비교하였다.

전 세계적으로 건설폐기물에 의한 환경문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 건설재료들에 대한 재활용방안 에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. GFRP는 최근 구조물의 보강에 많이 사용되는 건설 재료이다. 본 연구에는 GFRP를 분쇄하 여 만든 재활용 GFRP파우더(RGP)의 잔골재 대체 가능성을 검토하고자 하였다. RGP는 GFRP의 제작 시 발생되는 GFRP 잉여물을 분쇄하여 사용하였다. RGP의 잔골재 치환율을 20%, 40% 60% 80%로 설정하였다. RGP가 혼합된 시멘트 모르타르의 재료 성능을 검토하기 위하여 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨 강도를 측정하였다. 실험결과, RGP의 혼입으로 시멘트 모르타르의 기초물성이 증가하는 경향이 나타났다. 본 연구결과는 장기적으로 GFRP의 건설재료로의 재활용을 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 폴리머 시멘트 모르타르의 인장성능을 개선하기 위하여 PVA 섬유를 적용하고자 하였다. PVA 섬유 혼입량에 따른 재료특성을 검토하여, 섬유보강 폴리머 시멘트 모르타르의 제조 가이드라인을 제공하고자 하였다. 폴리머 시멘트 모르타르의 제조를 위하여 친수성의 합성수지(SR)를 사용하였다. 실험에 사용된 변수로 (W+SR)/C비를 고정하여, 사용물에 대한 합성수지의 치환율을 일정하게 증가시켜 사용하였다. PVA 섬유의 혼입량은 각각의 실험체에 0%,1%,2%를 혼입하여 실험을 수행하였다. 재료특성 실험으로는 압축강도시험, 쪼갬 인장강도시험, 휨 강도 시험을 수행하였다. 폴리머 시멘트 모르타르에 PVA 섬유를 혼입하면 쪼갬 인장강도 및 휨 강도가 증가하는 것을 확인 하였다. 따라서, 본 연구결과는 합성수지 혼입 폴리머 시멘트 모르타르의 인장성능 개선을 위한 PVA섬유 혼입시 제조 가이드라인으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

PURPOSES: This study aims to evaluate the resistance to chemical attack of combined organic and inorganic hybrid mortars as the repair materials (i.e., HRM mortar) used for concrete road facilities through a comparison with mortars made from cement repair materials (i.e., IRM mortar). METHODS: Inorganic materials used as a binder and two mineral fillers were adopted to produce HRM mortars. The ratio of the main resin versus the hardener was fixed at 2:1. For comparison, IRM mortars made of cement repair materials were also manufactured. The mortars were exposed to chemical solutions, such as NaCl, MgSO4, Na2SO4, and H2SO4, with the same concentration of 5% after 7 days of curing. The compressive strength, compressive strength loss, mass ratio, and relative bulk density of the mortar samples exposed to the chemical solutions were measured at predetermined periods. In addition, a scanning electron microscope observation was performed to evaluate the microstructures and the products formed by the chemical reaction of the mortar samples. RESULTS : As a result, the resistance to chemical attack of the HRM mortars was found to be much better than that of the IRM mortars, regardless of the types of attacking sources. This finding implies that HRM is a highly promising and versatile material because of its excellent resistance to chemical attack. CONCLUSIONS: The application of the combined organic and inorganic hybrid mortars is a possible option for repair of concrete road facilities exposed to aggressive environments.

PURPOSES: The objective of this study is to evaluate the durable performance of combined organic and inorganic hybrid mortar as repair material (HRM mortar) for concrete road facilities via comparison with that of cement repair materials (IRM mortar). METHODS : To produce HRM mortars, inorganic materials as binder and 2 mineral fillers were adopted. The ratio of main resin versus hardener was fixed at 1:2. For comparison, IRM mortars made with cement repair materials were also manufactured. Compressive, flexural, and bonding strengths were measured at predetermined periods. For durability assessment, the scaling resistance, freezing & thawing resistance, rapid chloride penetration resistance, and acid attack resistance of those mortars were experimentally monitored. RESULTS: The durability performances of HRM mortars, especially with respect to freezing & thawing, rapid chloride penetration and acid attack, were identified to be much better than those of IRM mortars. This result implies that HRM is a highly promising and versatile material because of its excellent durability. CONCLUSIONS: It is concluded that the application of the combined organic and inorganic hybrid mortars is possibly an option for the repair of concrete road facilities exposed to aggressive environments.

3D 프린팅의 적층제조를 위한 시멘트 모르타르의 이용은 시멘트의 유동 특성을 개질하기 위한 시멘트 혼화용 폴리 머의 혼입이 필수적이다. 시멘트 모르타르는 점성이 높고 수축이 크기 때문에 적층제조를 위해서는 유동성, 경화속도, 시공성 및 적층특성의 개선이 필요하다. 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼을 혼입한 시멘트 모르타르는 시멘트 수화물과 공극 사이에 폴 리머 필름이 상호 형성되어 인장강도와 취성이 개선되며 우수한 접착성, 기밀성, 내약품성을 보인다. 최근, 사용편리성이 우수한 Ethylene-vinyl acetate 재유화형 분말수지가 널리 사용된다. 하지만 화재와 같은 고온에서는 재유화형 분말수지를 혼입한 경우에 는 성능저하가 더 크다. 재유화형 분말수지가 시멘트 수화물과 공극에 폴리머 필름을 형성하고 충전하지만 고온에 의해 열분해 되기 때문이다. 본 연구에서는 3D 프린팅의 적층제조를 위해 내열성이 개선된 Ethylene-vinyl chloride 재유화형 분말수지의 혼입률을 달리하여 고온에서의 특성과 열분해에 따른 공극특성을 검토하였다. 연구결과, EVCL 재유화형 분말수지를 혼입한 경우 고온에서 약간의 성능개선을 보였지만 열분해하여 공극률이 커지며, 밀도, 강도가 감소한다. 따라서, 사용조건에 적합한 배합조절 등이 필요하다.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the performance of combined organic and inorganic hybrid mortar used as repair materials (UM mortar) for concrete road facilities by comparison with cement repair materials (RM mortar). METHODS: In order to produce UM mortar, four different levels of inorganic materials were adopted and the ratio of main resin to hardener was fixed at 1:2. For comparison, RM mortar made with cement repair materials was also produced. Fluidity, strength characteristics, length change, and freezing-thawing resistance of the mortars were measured at the predetermined periods. In addition, the microstructures of the mortars was performed on the 28-day mortar samples to examine the properties of the interfacial transition zone (ITZ). RESULTS : It was observed that the mechanical properties, except for compressive strength, and freezing-thawing resistance of UM mortars were much better than those of RM mortar. Furthermore, showing a densified ITZ properties on the UM mortars from the microstructural observation, the usage of UM mortars exhibited a beneficial effect on the enhancement of mortar properties. CONCLUSIONS: It is concluded that the application of combined organic and inorganic hybrid mortars is a possible option for the repair of deteriorated concrete road facilities.

현대 섬유 기술의 발전으로 박리에 의한 복합체 파괴 가능성을 줄일 수 있고, 복합체의 전단강도를 향상시킬 수 있는 있는 3차원 직물섬유를 제작할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 3D 직물섬유의 시멘트 기반 복합체 적용 가능성을 살펴보기 위해 3D 직물섬유의 종류, 매트릭스의 종류, 보 부재 높이를 변수로 한 3D 직물섬유 보강 모르타르 보 시험체를 제작하고 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과, 3D 직물섬유 보강 모르타르 부재는 전형적인 직물섬유 보강 콘크리트의 휨거동과 유사한 결과를 나타내었다. 3D 직물섬유 보강을 통해 보 부재의 휨강성 및 휨인성이 향상되었고, 6mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체가 4mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체 보다 더 높은 휨강도 및 휨인성을 보였다. 3D 직물섬유 보강 모르타르의 휨강도 및 휨인성을 보다 향상시키기 위해서는 높은 인장강도와 탄성계수를 가지는 섬유의 적용, 섬유량의 증가, 인장단에 가까운 섬유의 배치가 필요하다.

콘크리트 포장의 내구성 저하는 포장체의 파손뿐만 아니라 사용자의 주행성에도 영향을 주며, 또한 유지관리 비용을 증가시키는 등 복합적 문제를 초래한다. 이러한 콘크리트 내구성 문제를 개선하기 위한 방안으로 콘크리트의 내부양생(internal curing)에 대한 관심이 고조되고 있다. 내부양생은 표면 살수나 피막양생제를 도포하는 기존의 양생 방식과는 달리 콘크리트 배합 시 수분공급 물질을 혼입하여 내부로부터 수분을 공급하는 기법으로, 양생효율을 현저히 증진시켜 역학적 특성, 투수 및 균열 저항성, 부피안정성 등 콘크리트의 다양한 성능을 향상시키는 것으로 잘 알려져 있다. 특히 포장용 콘크리트 배합과 같이 광물성혼화재(SCMs)를 포함하는 경우, 소요성능의 발현을 위해서는 철저한 양생이 무엇보다 중요하다. 이에 착안하여 본 연구에서는 최근 콘크리트의 내부양생 재료로서 각광을 받고 있는 고흡수성폴리머(SAP)를 적용한 모르타르의 강도 및 부피변화 특성을 파악하여 콘크리트 포장에의 적용 가능성을 평가하였다. 이를 위하여 가교밀도와 평균 입자크기가 다른 4종의 폴라아크릴산나트륨 SAP를 혼입한 모르타르를 제작하고 SAP 함량 및 종류별 강도 발현, 자기수축 및 내부 상대습도 거동 특성을 측정하였다.

Recently, functionalization of construction materials using nano materials is being studied in domestic and overseas. In this study, functionalization of cement composites using excellent mechanical characteristics, electrical and thermal conductivity characteristics was carried out. The basic study on the heat characteristics of cement mortar containing Single-walled Carbon Nano Tube(SWCNT), one of the CNT types, has been carried out and this study is aimed to verify whether heat characteristics is effective at low content mixing. The experimental parameters were selected as CNT content, curing age, and supplied voltage. The size of specimens was 50 x 50 x 50mm3 and three specimens were fabricated. As a result, heat characteristics of the SWCNT cement mortar was confirmed even at a low CNT content. As the curing progressed, it was confirmed that heat generation effect was low. But it was confirmed that the heat characteristics were sufficiently exhibited when 100V or more voltage was supplied.

Recently, glass fiber reinforced polymer plastic (GFRP) pipes are increasing trend in using in the water-supply system because of their advantages such as light-weight, corrosion resistance, etc. GFRP pipes discussed in this paper have polymer mortar layer between filament winding glass fiber reinforced polymer plastic layers. So, GFRP pipe properties such as pipe stiffness (PS) and equivalent modulus of elasticity (Eeq ) for the design are complicated to predict or to measure. In this study, we proposed the equation that can predict the equivalent pipe stiffness factor (EI) in relation to PS and Eeq using thickness of each material layer. The predicted result obtained by the equation proposed in this paper is compared with experimental result. As a result, it was in the range of –5% to +2%. Therefore, it is found that the proposed equation can be used to design GFRP pipe used in practice.

PURPOSES : The objective of this study is to develop an optimized method of mix design for rapid-set lightweight-formed mortar mix. To achieve this objective, the workability, setting time, and compressive strength of mixes under various conditions of mix design were evaluated. METHODS: The water-bonder ratio, fly-ash substitution ratio, and forming agent injection amount were selected as design variables in the study. The fluidity, setting time, density, and strength of the mortar mix were considered as major evaluation criteria of the mixture, and were subsequently utilized to evaluate the characteristics of the mortar mix under various conditions. RESULTS : The observations made from the mix design process are as follows: 1) the air content and fluidity increase as the forming agent ratio and forming agent ratio increase, respectively; 2) the maximum air content is approximately 20%; 3) the accelerating agent decreases the fluidity of the mortar mix by 15% on average; 4) the forming agent injection ratio and fly-ash substitution ratio yield significant effects on the initial and final set times of the mortar mix; 5) as the forming agent injection ratio and fly-ash substitution ratio increase, the compressive strength of the mortar mix decreases; and 6) the 28-day compressive strengths of the forming agent injection ratio and fly-ash substitution ratio yield the most significant effects. CONCLUSIONS: It is concluded that the governing design variables for the rapid-set lightweight-formed mortar mix are the forming agent injection ratio and fly-ash substitution ratio.