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압전소자를 이용한 시멘트계 재료의 응결 특성 평가
Setting Characteristic Assessment of Cementitious Materials using Piezoelectric Sensor 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.16 no.5, 2016년, pp.389 - 395  

이창준 (Department of Architectural Engineering, Chungbuk National University) ,  이준철 (School of Architecture and Civil Engineering, Kyungpook National University) ,  신성우 (Department of Safety and Engnieering, Pukyung National University) ,  김화중 (School of Architecture and Civil Engineering, Kyungpook National University)

초록
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본 연구에서는 압전소자EMI 신호변화를 이용하여 시멘트계 재료의 응결특성을 평가하였다. 시멘트 페이스트에 매립된 PZT센서의 수화시간에 따른 EMI 신호변화를 비카트침 시험과 간이단열시험을 통한 수화온도곡선과 비교하였다. 실험결과, 시멘트 페이스트가 수화함에 따라 PZT센서의 EMI 공진피크와 공진주파수의 변화가 나타났으며, 이러한 변화시점은 비카트침 시험과 간이단열시험을 통한 수화온도곡선으로부터 획득한 응결시간과 부합하는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The evolution of electro-mechanical impedance (EMI) of the piezoelectricity (PZT) sensor was investigated to determine the setting times of cementitious materials in this study. The PZT sensor coated with non-conductive acrylic resin was embedded in cement paste before casting and the EMI signatures...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구의 목적은 상기 문제점을 보완하기 위해 시멘트계 재료에 매립된 PZT 센서의 EMI 신호분석을 수행하여 시멘트의 수화 개시점에서부터 응결시점까지 연속적인 모니터링을 통해 시멘트계 재료의 응결특성을 파악하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시멘트계 재료의 응결을 평가하는 방법의 장점은? 시멘트계 재료의 응결을 평가하는 방법으로 비카침 시험과 관입저항시험을 가장 많이 사용하고 있다[1,2]. 이 방법들은 사용의 편리성, 현장 및 실험실 환경에서의 적합성, 시험장치의 저가 등의 장점을 가지고 있다. 하지만 비카침시험의 경우, 시멘트 페이스트에만 국한된 시험으로 시멘트계 재료 전체의 응결 특성을 파악하는 데에는 한계가 있다.
시멘트란? 시멘트는 물과 접촉하면서 물리적 성질이 순차적으로 강성을 띄는 독특한 재료이다. 시멘트의 초기 수화과정에서 시멘트의 화학성분이 자유수를 소모하면서 시멘트 입자간의 네트워크를 형성하여 강성을 발휘하게 된다.
관입저항시험이 콘크리트 자체의 응결 특성을 평가하기에 무리가 있는 이유는? 하지만 비카침시험의 경우, 시멘트 페이스트에만 국한된 시험으로 시멘트계 재료 전체의 응결 특성을 파악하는 데에는 한계가 있다. 관입저항시험의 경우도 마찬가지로, 콘크리트의 응결을 측정하기 위해 콘크리트에서부터 추출한 모르타르를 이용하기 때문에 콘크리트 자체의 응결 특성을 평가하기에는 무리가 있다. 또한 실제 현장에 타설된 시멘트계 재료에 이 방법들을 적용하는 것이 현실적으로 불가능하다는 것이다.
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참고문헌 (12)

  1. Annual Book of ASTM Standards. ASTM Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cements by Vicat Needle (C 191). West Conshohocken (PA): ASTM International; 2002. 179-84 p. 

  2. Annual Book of ASTM Standards. ASTM Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance (C 403/C 403M). West Conshohocken (PA): ASTM International; 2003. 228-33 p. 

  3. Christensen BJ. Time of Setting-Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete-Making Materials. West Conshohocken (PA): ASTM International; 2006. 86-97 p. 

  4. Shin SW, Qureshi AR, Lee JY, Yun CB. Piezoelectric sensor based nondestructive active monitoring of strength gain in concrete. Smart Materials and Structures. 2008 Jul 18;17(5):1-8. 

  5. Wang D, Zhu H. Monitoring of the strength gain of concrete using embedded PZT impedance transducer. Construction and Building Materials. 2011 Sep;25(9):3703-8. 

  6. Park GH. Assessing Structural Integrity Using Mechatronic Impedance Transducers with Applications in Extreme Environments [Dissertation]. [Blacksburg (VA)]: Virginia Tech; 2000. 126 p. 

  7. Soh CK, Bhalla S. Calibration of piezo-impedance transducers for strength prediction and damage assessment of concrete. Smart Materials and Structures. 2005 Jun 29;14(4):671-84. 

  8. Gu H, Song G, Dhonde H, Mo YL, Yan S. Concrete early-age strength monitoring using embedded piezoelectric transducers. Smart Materials and Structures. 2006 Nov 2;15(6):1837-45. 

  9. KS L 5201. Portland cement. Korean Standard Association, Seoul. 2013. 

  10. KS L 5109. Testing method for mechanical mixing of hydraulic cement pastes and mortars of plastic consistency. Korean Standard Association, Seoul. 2012. 

  11. Mindess S, Young JF, Darwin D. Concrete. 2nd rev. ed. New Jersey: Prentice Hall. 2003. p. 212-3 

  12. Neville AM. Properties of concrete. 4th rev. ed. New York: Wiley; 2000. 18 p. 

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