본 연구는 다기능 복합 도로포장의 기층인 섬유보강 아스팔트 혼합물의 물성 정량화를 위한 동탄성계수 (Dynamic Modulus)평가이다. 아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 포장체의 내구성 및 공용성을 평가하는데 매우 중요한 지표이다. 미국의 AASHTO 2002 설계법(Design Guide2002) 및 한국형 포장설계법(KPRP)에서도 아스팔트 포장체의 가장 중요한 물성중 하나를 동탄성계수로 정의하였고, 이를 아스팔트 포장의 설계 및 해석에 이용하고 있다. 동탄성계수는 다양한 온도 조건, 하중재하주기를 이용하여 다양한 교통조건을 구현할 수 있으며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가 방법이다. 본 연구를 통해 얻어진 섬유보강 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 값은 복합 도로포장 시스템 개발의 현장 적용을 위한 설계 프로그램의 입력 변수로 사용하는 것에 목적이 있다. 동탄성계수의 평가를 위해 기층용 Corse입도를 사용하였고, 실험장비는 EN Standards Tester를 이용하였다. 기층용 Coarse입도에 보강섬유 의 양을 0%~0.5%까지 0.1%씩 혼입하여 실험을 진행하였으며, 실험 온도는 –5℃, 5℃, 10℃, 20℃, 30℃, 40℃의 6개 온도에서 각각 진행하였으며, 공시체의 파손가능성을 줄이기 위하여 낮은 온도부터 높은 온도 순서로 실험을 수행하였다. 또한 각 온도별 25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0.5Hz, 0.1Hz의 하중재하 주기에서 동탄성계수를 측정하였으며, 실험을 통해 얻어진 동탄성계수의 값을 설계의 입력 변수로 사용하기 위해서는 마스터곡선(Master Curve)을 작성해야하는데, 실험으로 결정된 동탄성계수는 실험온도 및 주파수의 조합에 따라 각각 얻을 수 있었으며, 이것을 하중시간과 온도의 중첩(Time-Temperature Superposition Principle)원리를 적용하기 위해 각각의 실험에서 측정된 값을 이용하여 Sigmoidal Function 방정식을 만족하는 입력변수를 결정하였고, 전이함수(Shift factor)를 이용하여 마스터곡선을 작성하였다. FRA혼합물의 동탄성계수 평가 시험 결과, 각각의 온도와 재하하중별로 작성된 마스터곡선을 통해 기층용 Coarse입도에서 0%의 보강섬유 함유량과 0.1~0.5%까지의 보강섬유 함유량에 대한 고온영역과 저 온영역에서의 FRA혼합물의 특성을 확인할 수 있었다.

Carbon fibers (CFs) have high service temperature, strength, and stiffness, and low weight. They are widely used as reinforcing materials in advanced polymer composites. The role of the polymer matrix in the composites is to provide bulk to the composite laminate and transfer load between the fibers. The interface between the CF and the resin matrix plays a critical role in controlling the overall properties of the composites. This paper aims to review the synthesis, properties, and applications of polymer matrices, such as thermosetting and thermoplastic resins.

본 연구에서는 여객용 항공기 충돌 시 강섬유보강콘크리트를 사용한 철근콘크리트 원전 격납건물의 구조적 거동을 유한요소해석을 이용하여 고찰한다. 항공기 충돌에 의해 원전 격납건물에 가해지는 하중은 Riera 충격하중 시간함수와 충돌 시 접촉면적을 이용하여 모델링하였다. 강섬유보강콘크리트의 재료모델은 CSCM Concrete Model을 사용하였다. 기존에 제안된 강섬유보강콘크리트의 강도예상모델을 이용하여 재료모델의 입력변수를 결정하였다. 강섬유의 함유량에 따른 원전 격납건물의 항공기 충돌에 대한 구조적 거동을 상용 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 해석하였다. 해석결과를 바탕으로 항공기 충돌에 대한 저항성을 평가하였으며, 보수적인 안전성이 요구되는 원전 격납건물에 강섬유보강콘크리트를 적용할 경우 항공기 충돌에 대한 저항성 증대 효과를 기대할 수 있는 것으로 고찰되었다.

Concrete and steel has been used as the main material of structure from building and drainage pipe. However, many problems such as corrosion and rupture had occurred in the Water Supply and the Sewer System. Additionally, the government has invested big budget to Deteriorated pipe replacement and maintenance. Replacement of existing pipelines in order to solve these problems, GFRP pipe(glass fiber composite material pipes) is aspiring to replace the tube. GFRP has high strength, restore performance, durable and lightweight properties. However, high strength GFRP pipe is weak in buckling problem. This study is to analysis Optimization Design models for resisting bucking problem of GFRP pipes. Thus, various tests Changed the angle of Glass-Fiber-Reinforced Layer and the resin content of resin-mortar were performed for GFRP pipes to estimate material characteristics of GFRP in this study. Buckling analysis of composite structures under external uniform pressure was performed with the results obtained through test.

휨 거동 및 전단부의 전단거동으로 인한 철근상세 및 사용되어지는 철근의 과다로 인하여 취성파괴의 양상이 발생 하고 있다. 이에 본 실험에서는 유리섬유망을 이용하여 철근과의 휨 및 변위 거동을 통하여 무보강철근과 유리섬유망의 ply 수에 따른 휨거동 실험을 통하여 균열을 살펴보고서 향후 휨 거동에 적정한 유리섬유망의 철근의 배치겹수에 대한 사용량을 검토하고자 한다.

PURPOSES: As pavement generally provides service shorter than an expected life cycle, maintenance cost increases gradually. In order to help extending the service life and reduce maintenance cost, a new multi-functional composite pavement system is being developed in Korea. METHODS: This study is a part to develop the multi-functional composite pavement and is to investigate the mechanical performances of fiber-reinforced lean concrete for pavement subbase. The inherent problem of fiber reinforced concrete is dispersion of fibers in concrete mix. This study additionally evaluated fiber dispersion characteristics with respect to different fiber types. RESULTS: From the test results, the compressive strengths of the concretes satisfied the required limit of 5MPa at 7days. The standard deviation of the measured number of fibers were lower in the order of nylon, steel fiber and polypropylene. CONCLUSIONS: Reject ash was shown to be satisfactory as a replacement material to Portland cement in lean concrete base. The fiber volume fraction is suggested to be 0.4% even though the fracture toughness did not vary significantly with respect to fiber types. However, fracture energy absorbed up to complete failure increased with the increased fiber volume fraction increment.

PURPOSES: This study is to investigate the mechanical performance of the fiber reinforced lean concrete with respect to different types of fibers. METHODS: Increased vehicle weight and other causes from the exposed conditions have accelerated the deteriorations of road pavement. A new multi-functional composite pavement system is being developed recently in order to extend service life and upgrade the pavement. A variety of tests were conducted before and after hardening of the concrete. RESULTS: From the test results, it was found that the use of different types of fibers did not affect the compressive strength development. This might be due to the inherent property of the lean concrete. When steel fibers were used relatively greater flexural strength and flexural fracture toughness were developed. Also addition of fly ash by replacing a part of Portland cement the fracture toughness was slightly increased. CONCLUSIONS: It has been known that the addition of fibers and use of mineral admixture can be positively considered in the development of multi-functional composite pavement system as its required mechanical performance is obtained.

본 논문에서는 섬유강화 복합재에 대해 균질화법과 접목된 페리다이나믹 전산해석 방법론을 제시하였다. 복합재료에 대 해 제시된 해석모델로 동적 취성 파괴 및 손상해석을 수행하였다. Coker 등(2001)에서 제시된 비대칭 하중 하의 섬유강화 복합재의 동적 파괴 실험결과와 비교하여 페리다이나믹 비국부 해석모델이 다양한 동적 파괴특성 및 극초음속으로 균열이 진전되는 것을 잘 모사할 수 있음을 검증하였다. 또한 대칭 하중조건에 대한 해석결과와 비교하여 비대칭 하중이 더 높은 균열전파 속도를 유발하는 것을 확인하였다. 수치해석 결과들이 실험 결과들에 부합함을 또한 확인하였다.

In order to evaluate the fundamental properties of sewerage pipes for ductile properties and allowable deflection ratios, A field tests were conducted on the glass fiber reinforced plastic pipe. Also, Allowable deformation test was carried out to determine the soil-pipe relationship and earth pressure due to the loading of dump truck.

섬유보강 콘크리트를 이용하여 도로 포장의 기층을 형성하고 그 위에 아스팔트 또는 콘크리트로 표층을 구성함으로써 기능적인 측면과 구조적인 측면 모두에서 우수한 공용성을 발휘할 수 있는 복합포장 공법을 개발하기 위한 기초 연구로써 본 연구에서는 섬유보강 콘크리트 기층이 환경하중을 받을 때의 거동을 수치 해석을 통해 중점적으로 분석하였다. 이를 위해 2차원 유한요소해석 모델을 개발하였으며 이러한 모델을 사용하여 기층 슬래브 두께, 열팽창계수, 탄성계수, 인장 및 압축강도 등의 변수에 대하여 민감도 분석을 수행하였다. 기층의 거동으로는 균열간격과 균열틈 등 균열 특성을 선정하였다. 수치 해석 결과 고려한 변수가 균열간격 및 균열틈에 미치는 일반적인 영향을 파악할 수 있었으며, 기층 거동에 민감한 영향을 미치는 인자를 선정할 수 있었다. 이러한 결과는 표층 재료와 적절히 조합될 수 있는 섬유보강 콘크리트 기층의 재료 특성을 결정하는 기반이 될 것이다.

화학적 안정성이 양호하고, 제막조건이 온화한 재료인 poly(vinylidene fluoride) (PVDF)를 주재료로 사용하여 용매, 첨가제, 혼합고분자 및 제막조건의 변화에 따른 고강도 친수성 정밀여파(microfiltration, MF) 중공사 분리막의 실험에 의해 고찰하였다. 제조된 MF 중공사막의 막성능은 평균 공경 0.3 μm, 인장강도 42kgf/㎠, 순수 투과유량은 600 LMH을 얻었다. 제막과정에서 다양한 첨가제의 막성능을 검토한 결과는 순수투과유량과 제거율에 상당한 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. MF막의 친수성을 개선하기 위해 소수성 PVDF와 상호 용해성 이 좋은 친수성 poly(methyl methacrylate) (PMMA)를 혼합하여 투과성능과 제거율을 개선한 우수한 친수성 MF막을 제조할 수 있었다.

The effect of load and sliding speed on abrasive wear characteristics of glass fiber/polyurethane (GF/PUR) composites were investigated at ambient temperature by pin-on-disc friction test. The friction coefficient, cumulative wear volume and surface roughness of these materials against SiC abrasive paper were determined experimentally. Experimental results showed that the surface roughness of the GF/PUR composites was increased as applied load was higher in wear test. The cumulative wear volume tended to increase nonlinearly with increase of sliding distance and depended on applied load and sliding speed for these composites. It could be verified by scanning electric microscopy (SEM) photograph of surface tested that major failure mechanisms were lapping layers, ploughing, delamination, deformation of resin and cracking.

본 연구에서는 국내 LTPP 구간에서 수행된 FWD 시험의 결과를 바탕으로 섬유보강, 폴리머 개질, 일반 아스팔트 포장의 구조적 성능을 비교 평가하였다. FWD 시험 결과, 표층 하단부의 인장변형량이 섬유보강 아스팔트는 29%, 폴리머 개질 아스팔트는 21% 저감되는 것을 확인하였다. 또한 FWD 처짐량을 역산하여 각 층의 탄성계수를 추정한 후 이를 바탕으로 AASHTO 설계방법, 구조적 해석 방법 및 생애주기비용분석을 통해 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장의 비용 효과를 분석하였다. 분석 결과, 섬유보강은 약 5cm, 폴리머 개질은 약 3cm의 아스팔트 층 두께 감소 효과를 보여주었다. 그러나 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트의 고가격으로 인하여 전체 시공재료비는 일반 아스팔트 포장에 비해 상승하는 결과를 보여주었다. 생애주기비용 결과는 초기 공사비는 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장이 높지만, 유지관리비용 및 사용자비용은 감소하는 것으로 나타났다.