이 연구에서는 환경부하가 적은 산림훼손지 생태복원재료의 개발을 목적으로, 콘크리트와 국내산 침엽수 4종, 국내산 활엽수 3종의 제재라미나를 복합적층하여, 휨 크리프 성능에 미치는 수종의 밀도의 영향을 조사하였다. 목재-콘크리트 복합적층재의 휨 크리프곡선은 수종에 관계없이 시간에 따라 크리프곡선의 우측상변이 현저히 증가하는 형태를 나타내었고, 하중부하 후 약 30분 - 1시간 이후에서는 목재 및 목질재료와 같이 거의 직선적인 거동을 나타내는 것이 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 초기변형은 수종의 밀도의 증가에 비례하여 변형이 감소하였고, 이 값은 콘크리트의 0.9 - 1.2배의 값을 나타내었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 크리프변형은 콘크리트의 0.4 - 0.8배의 낮은 값을 나타내어 복합적층에 의한 콘크리트의 크리프변형의 현저한 감소가 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 상대 크리프는 8.2 - 17.0%의 범위로 복합적층에 의해 콘크리트의 그것보다 0.3 - 0.7배의 매우 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 이 결과는 목재와 콘크리트의 복합적층에 의해 기존 콘크리트재료의 크리프변형을 감소시킨 산림훼손지 생태복원재료로 응용가능성을 나타낸다.
이 연구에서는 환경부하가 적은 산림훼손지 생태복원재료의 개발을 목적으로, 콘크리트와 국내산 침엽수 4종, 국내산 활엽수 3종의 제재라미나를 복합적층하여, 휨 크리프 성능에 미치는 수종의 밀도의 영향을 조사하였다. 목재-콘크리트 복합적층재의 휨 크리프곡선은 수종에 관계없이 시간에 따라 크리프곡선의 우측상변이 현저히 증가하는 형태를 나타내었고, 하중부하 후 약 30분 - 1시간 이후에서는 목재 및 목질재료와 같이 거의 직선적인 거동을 나타내는 것이 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 초기변형은 수종의 밀도의 증가에 비례하여 변형이 감소하였고, 이 값은 콘크리트의 0.9 - 1.2배의 값을 나타내었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 크리프변형은 콘크리트의 0.4 - 0.8배의 낮은 값을 나타내어 복합적층에 의한 콘크리트의 크리프변형의 현저한 감소가 확인되었다. 목재-콘크리트 복합적층재의 상대 크리프는 8.2 - 17.0%의 범위로 복합적층에 의해 콘크리트의 그것보다 0.3 - 0.7배의 매우 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 이 결과는 목재와 콘크리트의 복합적층에 의해 기존 콘크리트재료의 크리프변형을 감소시킨 산림훼손지 생태복원재료로 응용가능성을 나타낸다.
In order to develop materials with a low environmental load for restoring the destroyed forest, seven types of wood-concrete hybrid laminated materials were manufactured with four softwoods, three hardwoods and concrete, and the effect of wood density on bending creep property was investigated. The ...
In order to develop materials with a low environmental load for restoring the destroyed forest, seven types of wood-concrete hybrid laminated materials were manufactured with four softwoods, three hardwoods and concrete, and the effect of wood density on bending creep property was investigated. The bending creep curves showed a shape to considerably increase at the upper right side, and the curves were found to show a linear behavior beyond about 30 min - 1 hour, as behaviors of solid woods and wood-based materials. The initial compliances of wood-concrete hybrid-laminated materials decreased with an increase in the wood density, and those values showed 0.9 - 1.2 times of the concrete one. The creep compliances of hybrid laminated materials showed very low values, which were 0.4 - 0.8 times of the concrete ones. The relative creep were very low with a range from 8.2% to 17.0% range, which were 0.3 - 0.7 times of the concrete ones. These results indicate that these materials can be applied for restoring the destroyed forest to reduce creep deformation of the conventional concrete materials by hybrid-laminating concrete and woods.
In order to develop materials with a low environmental load for restoring the destroyed forest, seven types of wood-concrete hybrid laminated materials were manufactured with four softwoods, three hardwoods and concrete, and the effect of wood density on bending creep property was investigated. The bending creep curves showed a shape to considerably increase at the upper right side, and the curves were found to show a linear behavior beyond about 30 min - 1 hour, as behaviors of solid woods and wood-based materials. The initial compliances of wood-concrete hybrid-laminated materials decreased with an increase in the wood density, and those values showed 0.9 - 1.2 times of the concrete one. The creep compliances of hybrid laminated materials showed very low values, which were 0.4 - 0.8 times of the concrete ones. The relative creep were very low with a range from 8.2% to 17.0% range, which were 0.3 - 0.7 times of the concrete ones. These results indicate that these materials can be applied for restoring the destroyed forest to reduce creep deformation of the conventional concrete materials by hybrid-laminating concrete and woods.
따라서 본 연구에서는 콘크리트의 환경부하를 줄임과 동시에 약한 휨강도, 휨 크리프성능을 개선하고, 목재의 내후성을 향상시킨 훼손지 생태복원용 친환경재료를 개발하기 위하여, 콘크리트와 목재라미나를 복합적층한 목재-콘크리트 복합적층재를 제작하였고, 휨 크리프시험을 실시하여 휨 크리프성능에 미치는 수종의 영향을 조사하였다.
제안 방법
목재-콘크리트 복합적층재의 휨 크리프 성능을 조사하기 위하여 실시한 크리프 시험은 스팬 300 mm, 하중점과 지점사이의 거리 100 mm의 3등분점에 의한 4점 하중방식으로 실시하였다. 정적 휨 시험으로부터 얻은 휨강도의 25%에 상당하는 일정응력(Table 1)을 시험편에 가해, 20℃, 65%RH의 항온항습실에서 168시간 동안 실시하였다.
이 연구에서는 환경부하가 적은 산림훼손지 생태복원재료의 개발을 목적으로, 콘크리트와 국내산 침엽수 4종, 국내산 활엽수 3종의 제재라미나를 복합 적층하였고, 휨 크리프 성능을 평가하여 다음의 결론을 얻었다.
콘크리트라미나와 목재라미나는 20 mm (W) × 6.25 mm (T) × 360 mm (L) 크기로 각 수종별 10개씩 제작하였고, 제작된 라미나는 20℃, 65%RH의 항온항습실에서 2주일 이상 조습하여 밀도를 측정한 후, 만능재료시험기(Instron 5969)를 이용하여 휨 탄성계수를 측정하였다. 휨 탄성계수가 측정된 콘크리트라미나와 목재라미나를 탄성계수가 평균에 비해 매우 큰 것과 작은 것을 제외한 후, 에폭시수지(Cemedine Co.
대상 데이터
1에 나타낸다. 그 복합적층재의 종류는 삼나무-콘크리트(CS), 편백나무-콘크리트(CH), 낙엽송-콘크리트(CL), 소나무-콘크리트(CP)의 침엽수-콘크리트 복합적층재 4종류 및 밤나무-콘크리트(CC), 백합나무-콘크리트(CT), 굴참나무-콘크리트(CO)의 활엽수-콘크리트 복합적층재 3종류로 하여, 총 7종류로 하였고, 시험편의 개수는 각 타입 당 3개씩 총 21개로 하였다.
1) 목재와 목재-콘크리트 복합적층재의 초기변형은 수종의 밀도의 증가에 비례하여 변형이 감소하는 것이 확인되었고, 이 값은 콘크리트에 비해 목재는 0.7 - 1.3배의 값을 나타내었고, 복합적층재는 0.9 - 1.2배의 값을 나타내어 목재와 콘크리트의 복합적층에 의한 뚜렷한 초기변형의 변화는 확인되지 않았다.
2) 목재의 크리프변형은 콘크리트의 0.2 - 0.7배의 낮은 값을 나타내었고, 복합적층재의 크리프변형은 콘크리트의 0.4 - 0.8배의 낮은 값을 나타내어 복합적층에 의한 콘크리트의 크리프변형의 현저한 감소가 확인되었고, 이 값은 목재 3층 적층재와 비슷한 값을 나타내어 훼손지 복원용으로 응용가능 할 것으로 판단되었다.
3) 목재-콘크리트 복합적층재의 상대크리프는 8.2 - 17.0%의 범위로 복합적층에 의해 콘크리트의 그것보다 0.3 - 0.7배의 매우 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다.
목재-콘크리트 복합적층재의 크리프 곡선은 시간에 따라 변형이 증가하는 지수함수 그래프를 나타내었고, 하중부하 후 약 30분 - 1시간까지는 곡선적인 거동을 나타내었으나, 그 이후 거의 직선적인 거동을 나타내어 일반목재소재 및 목질재료의 그것과 같이 power law에 적합시켜 장기하중하의 변형예측이 가능하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업화재료로 적합한 콘크리트의 문제점은 무엇인가?
근년, 한국은 급격한 산업화로 고도의 경제성장을 이루었고, 경제성, 내후성 등 많은 장점을 지닌 콘크리트재료가 산업화재료로 적합하여 사용 환경에 관계없이 다량 사용되어 왔다. 그러나 콘크리트는 자중이 크고, 제조 및 시공시 이산화탄소(CO2)의 배출량이 많을 뿐만 아니라 토양의 알칼리화 및 공극률이 낮아 수서식물의 서식환경으로 적합지 않은 등 많은 문제점들이 보고되고 있다(Cho, 2011; Kim and Hwang, 2013). 따라서 최근, 우리나라를 포함한 OECD 회원국에서는 콘크리트에 친환경적인 이종재료를 첨가 및 복합적층하여 콘크리트의 양을 줄이는 동시에 역학적 성능을 향상시킬 새로운 복합재료를 개발하는 연구가 다각도로 이루어지고 있다(Choi and Moon, 2012; Cho, 2011; Lee et al.
친환경 재료인 목재를 다양한 보강 재료와의 복합을 통해 품질을 개선을 이루어야 하는 이유는 무엇인가?
, 2006). 친환경재료인 목재는 가볍고, 가공이 용이하며, 섬유방향의 우수한 비강도 성능 등 다양한 장점을 지닌 반면, 바이오재료인 특수성 때문에 지면에 접촉하든지 습한 환경에 노출되면 다양한 부후균과 세균의 공격대상이 되고, 내구성 및 내후성의 감소에 의한 내구연한이 줄어드는 단점을 지니고 있다. 따라서 다양한 보강 재료와의 복합을 통해 내구성 향상을 기함과 동시에 내후성을 증진시킬 필요가 있다.
친환경 재료인 목재의 장점은 무엇인가?
, 2006). 친환경재료인 목재는 가볍고, 가공이 용이하며, 섬유방향의 우수한 비강도 성능 등 다양한 장점을 지닌 반면, 바이오재료인 특수성 때문에 지면에 접촉하든지 습한 환경에 노출되면 다양한 부후균과 세균의 공격대상이 되고, 내구성 및 내후성의 감소에 의한 내구연한이 줄어드는 단점을 지니고 있다. 따라서 다양한 보강 재료와의 복합을 통해 내구성 향상을 기함과 동시에 내후성을 증진시킬 필요가 있다.
참고문헌 (21)
Aratake, S., Arima, T. 1995. Creep of sugi sawn lumber in process of humidity changes. Mokuzai Gakkaishi 41: 359-366.
Aratake, S., Morita, H., Arima, T. 2002. Creep of various structural members in ambient conditions- estimation of future deflections considering the longevity of wooden structures. Mokuzai Gakkaishi 48: 233-240.
Arima, T., Masatoshi, S., Megumiware, M. 1981. Studies on the long-term strength evaluation of woody material and member. Architectural research report. 95: 35-38.
Byeon, J.W., Cho, Y.J., Lee, J.R., Park, H.M. 2016. Static Bending Strength Performance of Domestic Wood-Concrete Hybrid Laminated Materials. Journal of the Korean Wood Science and Technology 44(1): 48-56.
Cho, J.W. 2011. $CO^{2}$ Reduction Cement Technologies. Journal of Korea Concrete Institute 23(6): 32-35.
Cho, E.R. 2011. A study on the Trend of Environmental preservation and Liability Law in European Union. Journal of Korean Environmental Law Association 33(2): 407-434.
Choi, J.J., Moon, S.K. 2012. A Study of Trend for Recycling Technology of Waste Wood and Its Utilization as Lightweight Fine Aggregate. Journal of Korean Recycled Construction Resource Institute 7(2): 84-90.
Gerber, A., Tannert, T. 2015. Timber-Concrete Composites Using Flat-Plate Engineered Wood Products. Structures Congress pp. 2314-2325.
Hoyle, R.J., Itani, R., Anderson, J.T. 1994. The effect of moisture cycling on creep of small glued laminated beams. Wood Fiber Science 26: 556-562.
Jang, S.S., Kim, Y.H., Jang, Y.I. 2009. Mechanical Properties of Composite Materials Composed of Structural Steel and Structural Glued Laminated Timber. Journal of the Korean Wood Science and Technology 37(4): 300-309.
Kim, J.S., Cho, C.H., Go, S.K., Cho, C.H, Choi, J.S. 2004. An Experimental Study on the Strength and Behavior of Reinforced Concrete Beams Containing Shells. Journal of the Architectural Institute of Korea 20(1): 67-74.
Kim, S.H., Hwang, J.P. 2013. The $CO^{2}$ Emission in the Process of Cement Manufacture Depending on CaO Content. Journal of the Korea Concrete Institute 25(4): 365-370.
Lee, H.S., Shin, S.W., Tae, S.H. 2009. The Development Status and the Future Research Trend of Sustainable Concrete. Journal of Korea Concrete Institute 21(2): 34-40.
Nakai, K. 1978a. Bending creep test on wood-based boards I. Wood Industry 33(4): 158-160.
Nakai, K. 1978b. Bending creep test on wood-based boards II. Wood Industry 33(6): 247-249.
Park, H.M., Fushitani, M., Kubo, T., Sato, K., Byeon, H.S. 2002. Bending Creep Performance of Cross-Laminated Sugi Wood. Mokuzai Gakkaishi 48(3): 166-177.
Park, H.M., Fushitani, M., Sato, K., Kubo, T., Byeon, H.S. 2006. Bending creep performances of three-ply cross-laminated woods made with five species. Journal of Wood Science 52: 220-229.
Park, H.M., Kang, D.H., Choi, Y.E., Ahn, S.Y., Ryu, H.S., Byeon, H.S. 2010. Bending Creep Performances of Hybrid Laminated Woods Composed of Wood-Wood Based Boards. Journal of the Korean Wood Science and Technology 38(1): 1-10.
Park, J.C., Hong, S.I. 2008. Strength Properties of GFRP Reinforced Glulam Beams Bonded with Polyvinyl Acetate-Based Emulsion Adhesive. Journal of the Korean Wood Science and Technology 36(4): 19-25.
Yang, K.H., Kim, S.Y., Song, J.K. 2006. The Mechanical Characteristics of Concrete Mixed with Activated Hwangtoh and Specialty Cellulose Fiber. Journal of the Architectural Institute of Korea 22(1): 111-118.
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