초록 ▼

▪ 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 보강 섬유의 종류별 전기 저항률의 변화와 인장거동을 조사한 결과, 비틀림 섬유를 보강할 경우, 자기감지 능력이 우수한 것으로 판명됨
▪ 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 섬유보강 부피비가 증가할수록 전기 저항률의 변화와 인장거동은 우수한 것으로 판별됨. 부피비로 1.5%의 섬유 보강한 경우 자기감지 능력이 우수했으며, 부피비로 2.0%의 섬유 보강한 경우 인장 저항성이 가장 우수함
▪ 자기감지능력을 극대화하기 위해 carbon black과 고로슬래그를 치환하여 그 영향을 조사한 결과

▪ 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 보강 섬유의 종류별 전기 저항률의 변화와 인장거동을 조사한 결과, 비틀림 섬유를 보강할 경우, 자기감지 능력이 우수한 것으로 판명됨
▪ 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 섬유보강 부피비가 증가할수록 전기 저항률의 변화와 인장거동은 우수한 것으로 판별됨. 부피비로 1.5%의 섬유 보강한 경우 자기감지 능력이 우수했으며, 부피비로 2.0%의 섬유 보강한 경우 인장 저항성이 가장 우수함
▪ 자기감지능력을 극대화하기 위해 carbon black과 고로슬래그를 치환하여 그 영향을 조사한 결과 고로슬래그를 치환하였을 경우, 인장 저항성을 감소시키지 않으면서 자기감지 능력을 다소 향상시킴
▪ 강섬유에 carbon 섬유를 혼입하였을 경우, 한 종류의 강섬유를 사용했을 때 보다 자기감지 능력이 다소 향상됨
▪ 온도의 증가로 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 전기 저항률은 감소하였으며, 또한 상대습도의 증가할 경우 역시 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 전기 저항률이 감소함

Abstract ▼

The goal of this research is to develop high performance fiber reinforced cementitious composites [HPFRCCs] with self crack (or damage) sensing capacity for the repair or reinforcement of current civil infrastructure. The early deterioration and severe damage of civil infrastructure under climate ch

The goal of this research is to develop high performance fiber reinforced cementitious composites [HPFRCCs] with self crack (or damage) sensing capacity for the repair or reinforcement of current civil infrastructure. The early deterioration and severe damage of civil infrastructure under climate change and extreme loads such as earthquakes, impacts and blasts has generated considerable cost and even human death. Thus, it is important to have periodic inspections for the infrastructure and provide suitable remedy within a reasonable time. Current monitoring systems are able to provide the information about the current loading carrying capacity of various structural systems in civil infrastructure. However, the attached and/or embedded sensors in the monitoring system are still suffering their limited service life, less than a few years, which is much shorter than the service life of civil infrastructure. The embedded sensors could even generate unfavorable effects in the durability of the infrastructure.
In this study, in order to overcome the limitations of current monitoring system as above mentioned, we investigated the self damage sensing capacity of HPFRCCs. Detailed objectives are 1) to investigate the effect of fiber type and volume contents on the self damage sensing capacity of HPFRCCs, 2) to find the way to enhance the self sensing capacity of HPFRCCs, and 3) to investigate the effects of different temperature and relative humidity on the electrical resistivity of HPFRCCs.
Based on the experimental results, among the fibers investigated in this study, the HPFRCCs with twisted steel fibers produced the best self damage sensing capacity during the tensile strain hardening region accompanied with multiple micro-cracks. The gauge factors, i.e., the change of electrical resistivity per unit strain, of HPFRCCs were estimated for quantitative comparison: the HPFRCCs with 1.5% steel fibers produced the highest gauge factor while those with 2.0% steel fibers showed the highest tensile strength.
Beside, as one of ways for enhancing the self damage sensing capacity of HPFRCCs, carbon black (CB) and ground granulated blast furnace slag (GGBS) were added in the mortar matrix. The addition of CB and GGBS in the matrix of HPFRCCs could increase the self damage sensing capacity of HPFRCCs without reducing the tensile resistance of them. In addition, the blending macro steel fibers and micro carbon fibers in the HPFRCCs also could further increase their self damage sensing capacity.
Finally, the effects of temperature and humidity on the electrical resistivity of HPFRCCs were investigated. As the temperature increased or the relative humidity increased, the electrical resistance clearly decreased.
Consequently, this research project produced one domestic patent application, one SCI journal paper published in the journal of Composite: part B, and two conference proceedings.
Based on the research in this project, the HPFRCCs with self damage sensing capacity can be used as a construction material for monitoring the behavior or damage of civil infrastructure. In addition, the application of HPFRCCs into infrastructure is expected to enhance the durability of civil infrastructure. And, the application can reduce the cost for monitoring, repair and maintenance by lengthening the service life of civil infrastructure. Finally, the HPFRCCs with self damage sensing capacity is expected to increase the safety of human society.
As future research, for the practical application of HPFRCCs with self damage sensing capacity, the sensing ability of HPFRCCs under compression and bending load should be understood. In addition, the self sensing capacity of large sized structural members with HPFRCCs should be understood.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 12
• 1.1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 12
• 1.2절 연구개발 목표 ... 13
• 1. 연구개발의 정의 ... 13
• 2. 연구개발의 범위 ... 13
• 1.3절 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 1. 사회기반 시설물의 안전진단 및 모니터링 현황 ... 15
• 2. 일반 콘크리트 또는 변형연화 섬유보강 시멘트 복합재료의 자기감지 기능개발 ... 15
• 제2장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 16
• 2.1절 연구수행 전략 및 방법론 ... 16
• 1. 연구수행 전략 ... 16
• 2. 연구수행 방법 ... 17
• 2.2절 연구수행 내용 및 결과 ... 19
• 1. 연구개발결과 요약 ... 19
• 2. 연구개발 주요내용 ... 20
• 제3장 최종 연구성과 ... 47
• 3.1절 최종연구성과 ... 47
• 1. 정량적 연구성과 ... 47
• 2. 개별 연구성과 ... 47
• 3. 개별 연구성과 검증 ... 48
• 제4장 연구목표 달성 및 효과 ... 52
• 4.1절 연구개발 최종목표 달성도 ... 52
• 4.2절 연구개발 성과의 효과분석 ... 53
• 1. 기술적 효과분석 ... 53
• 2. 경제적 효과분석 ... 53
• 3. 정책적 효과분석 ... 54
• 제5장 연구성과의 활용 및 추가연구 필요성 ... 55
• 5.1절 최종 성과물의 활용방안 ... 55
• 5.2절 연구의 한계 및 추가연구 필요성 ... 55
• 참고문헌 ... 56
• [부록] ... 60
• 1. 연구 성과 ... 60
• 붙임 1 국토교통연구개발사업 성과총람 원고 ... 112
• 붙임 2 기술소개자료(SMK : Sales Material Kit) ... 118
• 별첨 2 연구개발 핵심성과 요약 ... 120
• 별첨 3 자기감지 기능을 갖는 보수보강용 섬유보강 시멘트 복합재료의 개발 과제 최종성과물 일람 ... 122
• 별첨 4 홍보자료료 ... 123
• 끝페이지 ... 127