폴리머 콘크리트의 진동저감 특성에 대한 실험적 연구

김정진,심학보 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.7

Polymer concrete is expected to be widely used as a building material because it has a shorter hardening time and excellent compression, tensile, bending, bond strength, frictional resistance and abrasion loss compared to general concrete. The polymer concrete has excellent vibration damping performance and research on the use of various reinforcing materials is being conducted. However, in order to completely replace the general concrete and the general anti-vibration reinforcement, such polymer concrete requires an overall review of vibration reduction performance considering physical properties, dynamic properties, productivity and field applicability. In this study, the physical and dynamic properties of polymer concrete by epoxy mixing ratio were compared with those of general concrete. It was appeared that compression, tensile, bending and bond strengths of polymer concrete by epoxy mixing were significantly higher than those of general concrete. Especially, the tensile strength was more than 4 ~ 6.5 times. Based on the basic physical properties of polymer concrete, the damping ratio, which is a dynamic characteristic according to the epoxy mixing ratio, was derived through analytical models and experiments. As a result, the dynamic stiffness of polymer concrete was 20% higher than that of general concrete and the loss rate was about 3 times higher. 폴리머 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 경화시간이 짧고, 압축, 인장, 휨, 부착강도, 마찰저항성, 마모감량 등이 우수해 건축 재료로써 폭넓은 활용이 기대되는데, 특히, 레진 바인더와 골재만의 결합으로 이루어진 폴리머 콘크리트는 진동 감쇠 성능이 우수하여, 다양한 보강재로의 활용과 관련한 연구가 진행되고 있다. 한편, 이러한 폴리머 콘크리트가 일반 콘크리트 및 일반 방진보강재를 완전히 대체하기 위해서는 물리적 특성, 동적 특성, 생산성 및 현장 적용성 등을 고려한 진동저감 성능에 대한 전반적인 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 에폭시 혼입비율별 물리적, 동적 특성을 일반 콘크리트와 비교한 결과, 압축, 인장, 휨, 부착강도가 상당히 우수한 결과를 보였으며, 특히 인장강도는 4~6.5배 이상 큰 차이를 보였다. 폴리머 콘크리트의 기본적인 물리적 특성에 근거하여 폴리머 콘크리트의 일반적인 사용성에 대해 검토함과 동시에, 에폭시 혼입비율에 따른 동적 특성인 감쇠비를 해석 모델과 실험을 통해 도출하여 검토한 결과, 폴리머 콘크리트의 동적 강성은 일반 콘크리트의 동적 강성 보다 20% 높고, 손실률은 약 3배 정도 높은 것으로 나타났다.

고 감쇠 폴리머 콘크리트의 진동 특성에 관한 해석적 연구

김정진,김종 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.5

Research on high-attenuation concrete for the vibration reduction performance by mixing epoxy-based synthetic resins and aggregates is actively being conducted. The curing time of high-attenuation concrete is very short because water is not used, and the physical and dynamic properties are very excellent. therefore, it is expected to be widely used in building structures requiring reduction of interior-floor noise and vibration. Furthermore, A way to expand the applicability of the high-damping concrete mixed with polymer in the field of reinforcement material have been variously studied. In order to replace polymer concrete with ordirnary concrete and existing anti-vibration reinforcement material, it is necessary to review overall vibration reduction performance considering physical properties, dynamic properties, productivity and field applicability. In this study, the physical and dynamic properties of polymer concrete by epoxy mixing ratio compared with ordirnary concrete. As a result, the elastic modulus was similar. On the other hand, polymer concrete for the compressive, tensile, and flexural strengths was quite more excellent. In particular, the measured tensile strength of polymer concrete was 4-10 times higher than that of ordirnary concrete. it was a big difference, and the frequency response function and damping ratio was studied through modal test and finite element analysis model. The dynamic stiffness of polymer concrete was 20% greater than that of ordirnary concrete, and the damping ratio of polymer concrete was approximately 3 times more than that of ordirnary concrete. 에폭시 계열의 합성수지와 골재를 혼합함으로써 진동저감 성능을 크게 증가시킨 고감쇠 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한 폴리머 혼입 고감쇠 콘크리트는 배합 시, 시멘트와 물을 사용하지 않으므로, 일반 콘크리트에 비해 경화시간이 매우 짧고, 물리적 특성 및 동특성 등이 매우 우수하여, 층간소음 및 진동 저감이 요구되는 건축구조물에의 폭넓은 활용이 기대되고 있다. 한편, 폴리머 혼입 고감쇠 콘크리트의 활용성을 넓히기 위한 방안으로, 보강재 분야에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔으나, 폴리머 콘크리트가 일반 콘크리트 및 기존 방진보강재를 완전히 대체하기 위해서는 물리적 특성, 동적 물성, 생산성 및 현장 적용성 등을 고려하여 진동저감 성능에 대한 전반적인 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 에폭시 혼입비율별 물리적, 동적 특성을 일반 콘크리트와 비교한 결과, 탄성계수는 비슷한 반면, 압축, 인장, 휨강도가 상당히 우수한 결과를 보였으며, 특히 인장강도는 4~10배 이상 큰 차이를 보였으며, 주파수 응답함수와 감쇠비를 Modal 시험과 유한요소해석 모델을 통해 도출하여 검토한 결과, 폴리머 콘크리트의 동적 강성이 일반 콘크리트 보다 20% 크게 나타났고, 감쇠비는 약 3배 정도 높은 것으로 나타났다.

에폭시 콘크리트를 사용한 조립식 교량 상판 연결부의 피로거동에 과한 실험적 연구

成基泰,李丞鏞 충주대 산업과학기술연구소 2000 産業科學論文集 Vol.8 No.-

열화손상이 발생된 교량 상판의 보수를 위해서는 교통흐름의 지체, 대중의 불편함 및 경제적인 손실이 불가피하다. 그러므로, 교통량이 적은 시간대에 신속하게 교량 상판을 보수 또는 교체할 수 있는 공법의 적용이 바람직하다. 이러한 공법 중의 하나가 조립식 교량 상판을 현장에서 에폭시 콘크리트로 연결하는 방법이다. 따라서, 본 연구는 이 방법을 사용하였을 때 에폭시 콘크리트 연결부의 역학적 특성과 이상 유무를 파악할 목적으로 실험적 연구를 실시하였다. 그 결과, 조립식 교량 상판의 에폭시 콘크리트 연결부는 최대 설계활하중을 초과하는 반복하중이 작용하여도 충분한 피로강도를 갖고 있음을 알 수 있었다. 또한, 연결부 경계면의 분리나 철근 겹이음부의 미끄러짐은 나타나지 않아 조립식 상판 콘크리트와 에폭시 콘크리트는 일체로 거동함을 확인할 수 있었다. Rehabilitation of the deteriorated bridge decks causes travel delay, public inconvenience and economic loss. Therefore, it is desirable to adopt deck replacement techniques that allow repair work to be completed rapidly during the periods of low traffic volume. Precast deck method using epoxy concrete is satisfactory for that purpose. The experimental study is performed to investigate the mechanical behavior and safety of precast deck joints using epoxy concrete. The results show that epoxy concrete joints in precast deck have a sufficient fatigue strength under the cyclic load beyond maximum design live load. And the interface between epoxy concrete and precast concrete is not separated, so it is concluded that precast concrete and epoxy concrete behavior like one material.

교면포장용 폴리설파이드 에폭시재료의 실내물성 평가

김준형,서영찬 한국도로학회 2011 한국도로학회논문집 Vol.13 No.2

This research was performed to evaluate physical properties of polysulfide epoxy overlay material for bridge deck as part of a review for possibility of domestic application of polymer concrete for bridge deck pavement. In order to evaluate strength characteristics, compressive strength,flexural strength and bond strength were tested, and, for durability characteristics, chloride ion penetration resistance and freeze/thaw resistance were tested along with ultraviolet rays impact evaluation. The tests showed that the results met the criteria suggested by the American Concrete Institute in terms of compressive strength, flexural strength and bond strength. However, in terms of the strengths measured at various test temperatures, it was found that the epoxy material was highly dependent on temperature, and, therefore, this should be considered at the time of domestic application of the epoxy material later. Deflection characteristics was checked through flexural strength test and it was found that bridge deck pavement using the epoxy material was excellent compared to bridge deck pavement using asphalt. Furthermore, the results of chloride ion penetration resistance test and freeze/thaw resistance test were also excellent. In the evaluation of ultraviolet rays impact on epoxy slurry mixture, reduction of strain was noticed with increased strength, but the deflection characteristics after exposure to ultraviolet rays was better than the existing acryl polymer concrete. Therefore, it is concluded from the research that the polysulfide epoxy overlay material has the physical properties that are appropriate to pavement of bridge deck. 본 논문은 에폭시 계열의 폴리머 콘크리트 교면포장 공법의 국내 적용 가능성을 검토하기 위하여 교면포장용 폴리설파이드 에폭시재료에 대한 물리 역학적 특성을 평가하기 위하여 수행하였다. 강도특성을 평가하기 위하여 압축강도, 휨강도, 접착강도 시험을 수행하였으며 내구특성 평가를 위하여 염소이온침투시험, 동결융해저항성시험, 자외선영향 평가를 실시하였다. 시험결과 압축강도, 휨강도, 접착강도 등은 미국콘크리트협회에서 제시하는 기준을 만족하는 것으로 평가되었다. 그러나 다양한 시험온도에서의 강도 시험결과에서 에폭시 재료가 온도 의존성이 큰 것으로 나타나 향후 국내 적용시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다. 휨강도 시험을통한 처짐에 대한 추종성은 기존 아스팔트 교면포장에 비해 우수한 것으로 평가되었다. 또한 염소이온침투 저항성, 동결융해 저항성등에 대해서도 우수한 성질을 가진 것으로 평가되었다. 에폭시 슬러리 혼합물에 대한 자외선 영향 평가에서는 강도 증가와 파괴시 변형률 감소가 나타났으나 자외선 노출 후에도 기존 아크릴계 폴리머 콘크리트보다 처짐에 대한 추종성이 양호한 것으로 평가되었다. 따라서 폴리설파이드 에폭시 재료가 교면포장 공법으로 사용하기에 적절한 물리적 특성을 가지고 있다고 판단된다.

경화제 무첨가 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트의 역학적 성질

조영국,소양섭 한국콘크리트학회 1996 콘크리트학회지 Vol.8 No.3

경화제 무첨가 에폭시 수지는 시멘트 모르터 및 콘크리트 중에 시멘트 수화에 의해 생성된 수산화물(예를 들어 $Ca(OH)_2$)의 존재하에서 경화할 수 있음에 착안하여, 본 연구는 경화제를 첨가하지 않은 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트의 배합비 변화에 따른 역학적 성질을 파악하고 종래의 경화제 첨가 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트와 비교하여 성능과 경제적인 면에서 우수한 경화제 무첨가 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트를 개발하기 위하여 연구되었다. 연구 결과 종래의 경화제 첨가 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트와 비교하여 10-20%의 낮은 폴리머 시멘트 비에서 우수한 역학적 성질을 가진 경화제 무첨가 에폭시 시멘트 모르터 및 콘크리트를 개발할 수 있다. The purpose of this study is to develop the epoxy-modified mortars and concretes without hardener having a good balance between performance and cost. In this study, the epoxy-modified and concretes without and with the hardener are prepared with various polymer-cement ratios, and tested for the mechanical properties of the epoxy-modified mortars and concretes without and with the hardener. From the test results, the epoxy-modified mortars and concretes without the hardener having an excellent mechanical properties are developed at low polymer-cement ratios of 10 to 20% compared with those of conventional epoxy-modified mortars and concretes with the hardener.

지속 하중 및 온도에 노출된 콘크리트-에폭시 계면 파괴 형상의 정량적 이미지 분석

정유석,김우석 한국콘크리트학회 2022 콘크리트학회논문집 Vol.34 No.1

본 연구의 목적은 콘크리트-에폭시 계면(concrete-epoxy interface, CEI)의 파괴면 분석을 위한 이미지분석 방법 개발에 있다. 콘크리트-에폭시 계면은 FRP(fiber-reinforced polymer) 시트 외부 부착공법을 콘크리트 구조물에 적용 시 에폭시와 콘크리트 사이에 형성된다. 콘크리트-에폭시 계면 부착성능은 공용 중 발생 가능한 환경하중에 의해 크게 영향을 받는다. 콘크리트-에폭시 계면의 파괴 유형은 크게 세 가지로 구분할 수 있다: 콘크리트면내파괴(cohesive failure in concrete, CC), 계면부착파괴(interfacial failure, IF), 그리고 에폭시면내파괴(cohesive failure in epoxy). 본 연구에서 제안한 정량적인 이미지 분석방법과 파괴모드 기준을 활용하여 콘크리트-에폭시 계면 실험체 2종(일면전단실험체와 휨 실험체)에 대한 부착성능 및 파괴모드를 분석하였다. 콘크리트-에폭시 계면 실험체의 부착성능평가는 일면전단실험체의 경우 최대부착파괴하중(부착강도) 그리고 휨 실험체의 경우 부착파괴에너지를 활용하였다. 본 연구의 결과는 파괴모드와 콘크리트-에폭시 계면의 부착성능은 상당한 상관관계가 있으며 지속하중기간이 증가할수록 부착성능이 저하되며 파괴모드 역시 콘크리트면내파괴(CC)에서 계면부착파괴(IF)로 전이가 발생하였다.

Modeling and optimization of infill material properties of post-installed steel anchor bolt embedded in concrete subjected to impact loading

Muhammad Saleem 국제구조공학회 2022 Smart Structures and Systems, An International Jou Vol.29 No.3

Steel anchor bolts are installed in concrete using a variety of methods. One of the most common methods of anchor bolt installation is using epoxy resin as an infill material injected into the drilled hole to act as a bonding material between the steel bolt and the surrounding concrete. Typical design standards assume uniform stress distribution along the length of the anchor bolt accompanied with single crack leading to pull-out failure. Experimental evidence has shown that the steel anchor bolts fail owing to the multiple failure patterns, hence these design assumptions are not realistic. In this regard, the presented research work details the analytical model that takes into consideration multiple micro cracks in the infill material induced via impact loading. The impact loading from the Schmidt hammer is used to evaluate the bond condition bond condition of anchor bolt and the epoxy material. The added advantage of the presented analytical model is that it is able to take into account the various type of end conditions of the anchor bolts such as bent or U-shaped anchors. Through sensitivity analysis the optimum stiffness and shear strength properties of the epoxy infill material is achieved, which have shown to achieve lower displacement coupled with reduced damage to the surrounding concrete. The accuracy of the presented model is confirmed by comparing the simulated deformational responses with the experimental evidence. From the comparison it was found that the model was successful in simulating the experimental results. The proposed model can be adopted by professionals interested in predicting and controlling the deformational response of anchor bolts.

Performance of Concrete in Aggressive Environment

Aguiar, Jose B.,Camoes, Aires,Moreira, Pedro M. Korea Concrete Institute 2008 International Journal of Concrete Structures and M Vol.2 No.1

Surface treatments act as a barrier between the environment and the concrete, preventing or retarding the entry of harmful substances and cutting off the transportation path into concrete. The effectiveness of a surface protection preventing the permeation depends on how close and strongly connected are the resin molecules. This work intends to contribute to a better understanding of the performance of protected concrete in chemically aggressive environments, by presenting results of ion diffusion and resistance to aggressive solutions of several hydrophobic agents and coatings used to protect concrete. Three different types of surface protections were tested: silicone hydrophobic agent, acrylic and epoxy coatings. The obtained results indicate that the overall performance of epoxy resin was better than the other selected types of protections.

에폭시 도막 철근의 내부식 성능에 관한 실험적 연구

신영수,홍기섭,최완철 한국콘크리트학회 1994 콘크리트학회지 Vol.6 No.6

콘크리트내 철근의 부식을 방지하여 내구성을 증대시키기 위해 국내에서 시험 생산한 에폭시도막 철근의 내부식성능을 실험, 평가하였다. 본 연구에서는 국내 산업규격(KS)과 미국재료시험기준 시험결과로부터 에폭시도막 철근을 내약품성능, 염화물 투과성은 양호하였다. 그러나, 에폭시도막 철근표면의 결함부에서 부식이 발생되었으며 도막두계 $200{\mu}m$ 미만의 시험체에서 부식발생률이 높았다. 4mm 정도의 부분에폭시 도막손상은 전체적인 부식에 영향을 미치지는 않았다. 도막의 결함이 생기지 않도록 에폭시도막 과정에서 철근의 표면처리에 주의가 특별히 필요하다. Epoxy coated bars protecting reinforcing bars from corrosion and enhancing durability of reinforced concrete structures are tested to evaluate corrosion protection properties. Tests are performed based on the relevant sta.ndards of KS and ASTM, such as chenical resistance, salt water spray, salt crock test and chloride ermeability test. with the main varlable of the coating thlckness. Test results show good chemical protection property and chloride permeability. The results of the salt water spray and the salt crock test show that epoxy coating well protects the reinforcing bars from corrosion, cornparing to the biack bars without epoxy coatmg. However, several spots on the coated bars are rusted at the pinholes or un the bars with coating thickness less thar $200{\mu}M$. Special cautions are required i n the process of blast cleanmg when applying the usion-bonded epoxy coating.

오존에 노출된 에폭시 코팅재의 표면 열화특성 평가기술

최성민 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.3

최근 수질오염의 악화로 고도정수처리시설에 대한 수요가 커지고 있으며, 오존처리와 같은 밀폐형 고도정수처리시설의 설치가 늘고 있는 실정이다. 그러나 오존의 강력한 산화작용으로 인해 콘크리트 구조물의 침식이 우려됨에 따라 오존에 대응 가능한 에폭시 방수방식재가 콘크리트 표층부 보호 코팅재로 적용되고 있다. 그러나 이러한 에폭시가 오존에 대한 성능수준 및 장기적 내구성을 명확히 측정할 방법과 기준이 없어 정확한 품질관리가 이루어지지 않고 있는 실정이며, 이로 인해 수처리용 콘크리트 구조물의 장기내구성 확보에 대한 우려가 제기되고 있다. 이 연구에서는 AFM과 나노인덴테이션 기법이 기존에 사용하던 평가방법인 육안관찰, 중량변화, 표면관찰, 색차분석 등의 간접적 평가방법과 함께 에폭시 방수방식재 평가방법으로써의 적합한지를 판단하고자 하였으며, 이를 위해 오존용으로 개발된 6종의 다른 성분으로 구성된 에폭시계 방수방식재를 대상으로 열화특성을 분석하였다. 연구결과 AFM과 나노인덴테이션을 활용할 경우 기존 평가방법보다 직접적이고 정량적인 평가가 가능함을 확인하였으며, 일부 에폭시 코팅재료의 경우 오존에 대한 성능 한계치 (임계치)를 명확히 확인할 수 있었다. New technologies for water purification are continuously emerging to address global water quality problems, and one such technology involves advanced hermetic water purification facilities made by concrete that utilize ozone treatment processes. Better knowledge about surface deterioration of epoxy coating exposed to ozone treatment is needed as a foundation for development of improved methods and materials in the future. This study utilized atomic force microscopy (AFM), nanoindentation methods, and existing indirect methods such as visual observation, changes in mass, surface observation and chrominance analysis, to evaluate epoxy water-resistance and anti-corrosiveness. This study considered six different epoxy formulations to assess typical degradation characteristics of epoxy surfaces with regard to water-resistance/anti-corrosiveness. AFM and nanoindentation techniques emerged as promising direct methods with potential to provide quantitative measures of surface quality that are improvements upon existing indirect methods. The experiments also confirmed that some of the epoxy-coatings were severely iMPacted by ozone exposure, and thus the results demonstrate that concern about such deterioration is justified.