거푸집공사는 일반적인 철근콘크리트 공사에서 상당부분을 차지하며, 다른 공정에 비해 많은 노동력이 소요된다. 더불어 최근 수요가 증가하고 있는 비정형 건축물의 경우 거푸집공사가 더욱 복잡하고 어렵다. 기존의 생산 방식으로는 이러한 문제를 극복하기 매우 어려우며, 이에 대한 해결책은 국내뿐만 아니라 해외건설시장에서도 유용한 기술이어야 할 것이다. 이에 4차 산업혁명의 주요 기술 중 하나인 3D 프린팅 기술을 활용한 새로운 시공방법인 ...
거푸집공사는 일반적인 철근콘크리트 공사에서 상당부분을 차지하며, 다른 공정에 비해 많은 노동력이 소요된다. 더불어 최근 수요가 증가하고 있는 비정형 건축물의 경우 거푸집공사가 더욱 복잡하고 어렵다. 기존의 생산 방식으로는 이러한 문제를 극복하기 매우 어려우며, 이에 대한 해결책은 국내뿐만 아니라 해외건설시장에서도 유용한 기술이어야 할 것이다. 이에 4차 산업혁명의 주요 기술 중 하나인 3D 프린팅 기술을 활용한 새로운 시공방법인 3D 콘크리트 프린팅이 주목받고 있다. 3D 콘크리트 프린팅은 도면정보를 바탕으로 콘크리트 구조물을 3차원으로 출력하는 기술로써 거푸집없이 부재를 제작하기 때문에 거푸집공정에 소요되는 공사비와 공기를 단축시킬 수 있다. 이 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅의 핵심요소와 굳지 않은 콘크리트의 레올로지 특성 간의 재료특성을 규명하고자 문헌 및 해석적 연구를 수행하였다. 연구결과를 통해 높은 점도와 적정한 항복응력을 가진 배합이 3D 프린팅 용 콘크리트로 적합한 것을 확인하였으며, 이를 바탕으로 3D 프린팅 용 콘크리트의 배합을 제안하였다. 압출성 및 적층성 검증 실험을 수행하여 제안한 배합의 압출성과 적층성을 확보하였고, 최적의 출력조건도 도출하였다. 또한, 레이어간 시간 간격(Prinitng time gap, PTG)을 변수로 계면부착성능 실험을 수행하였다. 실험 결과 적절한 PTG는 부착강도가 가장 높은 2.5분으로 확인되었다. 연구 결과를 바탕으로 3D 콘크리트 프린팅(3DCP)으로 제작한 부재와 철근콘크리트(RC) 부재와의 휨실험을 수행하여 구조성능 및 거동을 비교하였다. 실험 결과 인장철근 항복 시 강도와 최대강도 및 균열양상은 유사하였으나 3DCP로 제작한 부재의 외면과 내부타설 콘크리트 사이의 부착력 저하로 비교적 취성적으로 파괴되었다. RC 부재는 인장 철근 항복 후 연성적으로 거동하며 전형적인 휨파괴 양상을 나타내었다. 더불어 3DCP 실험체의 파괴시점까지 레이어의 부착손상이 발생하지 않았으므로 적층에 의해 구조성능이 저하될 위험은 적은 것으로 판단된다.
거푸집공사는 일반적인 철근콘크리트 공사에서 상당부분을 차지하며, 다른 공정에 비해 많은 노동력이 소요된다. 더불어 최근 수요가 증가하고 있는 비정형 건축물의 경우 거푸집공사가 더욱 복잡하고 어렵다. 기존의 생산 방식으로는 이러한 문제를 극복하기 매우 어려우며, 이에 대한 해결책은 국내뿐만 아니라 해외건설시장에서도 유용한 기술이어야 할 것이다. 이에 4차 산업혁명의 주요 기술 중 하나인 3D 프린팅 기술을 활용한 새로운 시공방법인 3D 콘크리트 프린팅이 주목받고 있다. 3D 콘크리트 프린팅은 도면정보를 바탕으로 콘크리트 구조물을 3차원으로 출력하는 기술로써 거푸집없이 부재를 제작하기 때문에 거푸집공정에 소요되는 공사비와 공기를 단축시킬 수 있다. 이 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅의 핵심요소와 굳지 않은 콘크리트의 레올로지 특성 간의 재료특성을 규명하고자 문헌 및 해석적 연구를 수행하였다. 연구결과를 통해 높은 점도와 적정한 항복응력을 가진 배합이 3D 프린팅 용 콘크리트로 적합한 것을 확인하였으며, 이를 바탕으로 3D 프린팅 용 콘크리트의 배합을 제안하였다. 압출성 및 적층성 검증 실험을 수행하여 제안한 배합의 압출성과 적층성을 확보하였고, 최적의 출력조건도 도출하였다. 또한, 레이어간 시간 간격(Prinitng time gap, PTG)을 변수로 계면부착성능 실험을 수행하였다. 실험 결과 적절한 PTG는 부착강도가 가장 높은 2.5분으로 확인되었다. 연구 결과를 바탕으로 3D 콘크리트 프린팅(3DCP)으로 제작한 부재와 철근콘크리트(RC) 부재와의 휨실험을 수행하여 구조성능 및 거동을 비교하였다. 실험 결과 인장철근 항복 시 강도와 최대강도 및 균열양상은 유사하였으나 3DCP로 제작한 부재의 외면과 내부타설 콘크리트 사이의 부착력 저하로 비교적 취성적으로 파괴되었다. RC 부재는 인장 철근 항복 후 연성적으로 거동하며 전형적인 휨파괴 양상을 나타내었다. 더불어 3DCP 실험체의 파괴시점까지 레이어의 부착손상이 발생하지 않았으므로 적층에 의해 구조성능이 저하될 위험은 적은 것으로 판단된다.
Formwork of reinforced concrete construction is a significant portion and requires more labor than other processes. In addition, it is more complicated and difficult for freeform structures, where demand has been increasing recently. It is very difficult to overcome these problems with the exis...
Formwork of reinforced concrete construction is a significant portion and requires more labor than other processes. In addition, it is more complicated and difficult for freeform structures, where demand has been increasing recently. It is very difficult to overcome these problems with the existing construction methods, and the solution should be a useful technology not only in the domestic but also in the overseas construction market. In response, 3D concrete printing, a technology that can produce concrete structures in three dimensions based on drawing information, is emerging. This technology can reduce construction costs and construction period for the formwork process by printing out components without form. In this study, the material characteristics between the key elements of 3D concrete printing and the rheology properties of the fresh concrete were defined through literature and analysis. Based on the results of the research, a mix design with high viscosity and adequate yield stress was found suitable for 3D printed concrete and proposed the mix design of 3D printing concrete. Extrudability and buildability tests were conducted, and optimum printing variables were also derived. The inter-layer bond strength experiment of prinitng time gap(PTG) as a variable was performed. Based on the test results, the proper PTG was confirmed to have the highest adhesion strength of 2.5 minutes. Finally, 3D concrete printing (3DCP) members and reinforced concrete (RC) members were conducted to flexural tests, and their flexural performance and behavior were compared. The results of the test showed that the strength after tensile bars yielded, flexural strength and crack patterns were similar, but it was relatively brittle due to the decrease in bond strength between the exterior of member made of 3DCP and the internal concrete. The RC member was ductile after tensile bars yielded and showed typical flexural failure. In addition, no damage to the inter-layer occurred until the failure of the 3DCP member. Therefore, it is judged that there is little risk of deterioration of the structural performance due to the layering.
Formwork of reinforced concrete construction is a significant portion and requires more labor than other processes. In addition, it is more complicated and difficult for freeform structures, where demand has been increasing recently. It is very difficult to overcome these problems with the existing construction methods, and the solution should be a useful technology not only in the domestic but also in the overseas construction market. In response, 3D concrete printing, a technology that can produce concrete structures in three dimensions based on drawing information, is emerging. This technology can reduce construction costs and construction period for the formwork process by printing out components without form. In this study, the material characteristics between the key elements of 3D concrete printing and the rheology properties of the fresh concrete were defined through literature and analysis. Based on the results of the research, a mix design with high viscosity and adequate yield stress was found suitable for 3D printed concrete and proposed the mix design of 3D printing concrete. Extrudability and buildability tests were conducted, and optimum printing variables were also derived. The inter-layer bond strength experiment of prinitng time gap(PTG) as a variable was performed. Based on the test results, the proper PTG was confirmed to have the highest adhesion strength of 2.5 minutes. Finally, 3D concrete printing (3DCP) members and reinforced concrete (RC) members were conducted to flexural tests, and their flexural performance and behavior were compared. The results of the test showed that the strength after tensile bars yielded, flexural strength and crack patterns were similar, but it was relatively brittle due to the decrease in bond strength between the exterior of member made of 3DCP and the internal concrete. The RC member was ductile after tensile bars yielded and showed typical flexural failure. In addition, no damage to the inter-layer occurred until the failure of the 3DCP member. Therefore, it is judged that there is little risk of deterioration of the structural performance due to the layering.
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