유리섬유보강 폴리머 복합패널의 피로특성 : Fatigue Properties of Glass Fiber Reinforced Polymer Composite Panel

연규석,정중호,권택정,김성기 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2004 석재연 논문집 Vol.9 No.-

본 연구는 압축강도 1,020 kgf/㎠를 갖는 폴리머 모르타르를 중심부로 하고 내·외표면은 고인장의 GF RP로 보강된 샌드위치 패널의 피로 특성에 관한 연구이다. 이를 위해 중심부 폴리머 모르타르와 압축 및 인장측 GERP보강층 두께를 달리하는 샌드위치 형식의 패널 시험체를 제작하고 이에 대한 휨 피로 시험을 수행함으로써 폴리머 모르타르 두께와 GFRP보강층 두께가 패널의 휨피로거동에 미치는 영향 즉 피로하중수준-피로수명과의 상관관계를 구명하였다. 실험결과 하중수준이 증가함에 폴리머 모르타르 및 GFRP 보강두께에 관계없이 샌드위치 패널의 피로수명은 감소하는 경향을 나타냈고, 동일 하중수준에서는 폴리머 모르타르 두께가 증가함에 따라 피로수명은 감소하는 경향을 나타냈으며, GFRP 보강층 두께가 증가함에 따라 피로수명이 증가하는 경향을 나타냈다. 한편 이러한 폴리머 모르타르 및 GFRP 보강층 두께에 따른 피로응력수준-피로수명 상관관계는 수정된 Miner의 법칙과 부합됨을 확인 할 수 있었다. Is this study, the fatigue properties of the sandwich panel of which core was made of the polymer mortar and inner and outer facings were reinforced by a high-tensile GFRP were surveyed. Sandwich-panel specimens consisted of polymer mortar core and GFRP compressive and tensile sides with various thickness were produced for the experimental study. Flexural fatigue tests were conducted to figure out the correlation between fatigue load and fatigue life for various thickness of core and facings, and its results are presented. The correlation obtained in this study between fatigue load and fatigue life for various thickness are in good agreement with the modified Miner's law.

폴리머 콘크리트 휨부재의 휨 및 전단거동 특성

연규석,김남길,주명기 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2002 석재연 논문집 Vol.7 No.-

본 연구에서는 압축강도 1,400 kgf/㎠를 갖는 불포화 폴리에스터 폴리머 콘크리트를 이용하여 제작한 C형 시험체에 대한 편심압축 시험을 통하여 폴리머 콘크리트 휨부재의 응력-변형률 관계를 구명하고 등가직사각형 응력블럭의 파라미터 α,β_1, ν를 산출하였다. 아울러, 인장철근비를 0.038, 0.076 및 0.094로 하고 전단스팬비(a/d)를 1.5, 2.5 및 3.5로하는 9종의 철근 보강 폴리머 콘크리트 보를 제작하고 이에 대한 전단거동을 고찰하였다. 실험결과 등가직사각형 응력블럭의 파라미터 α,β_1, ν는 각각 0.61, 0.73, 0.845로 나타났으며, 사인장강도 및 극한전단강도의 예측식인 ACI 규준식 및 Zsutty 제안식을 수정하여 고강도 폴리머 콘크리트의 전단강도예측식을 제안할 수 있었다. 그러나, 보다 정확한 전단설계를 위해서는 스트럿-타이 모델이나 트러스 모델을 적용한 이론 및 실험적인 연구가 더 이루어져야 할 것이다. In this study, C-shaped specimens have been made with the unsaturated polyester resin of which the compressive strengths is 1,400 kgf/㎠. The stress-strain relations of polymer concrete beam member was examined by using the eccentric compressive test and the output stress block parameters α, β_1, γ were obtained by using the equivalent rectangular stress block. Three different tensile reinforced ratios, 0.038, 0.076, 0.094, and shear span ratios (a/d) 1.5, 2.5, 3.5 were used to make nine kinds of reinforced polymer concretes and the shear behaviors were investigated. The experimental results showed that the parameters, α, β_1, γ, of equivalent rectangular stress block were obtained as 0.61, 0.73, 0.84, respectively. The prediction formula of diagonal strength or the limit shear strength shown in the ACI standard and the Zsutty proposal was modified and applied for the proposal shear strength prediction formula of high-reinforced polymer concrete. In order to do the precise shear design, however, theoretical and experimental researches are thought to be continued by applying the strut-tie model or the truss model.

내후성 폴리머 콘크리트의 제조 및 특성연구

연규석,김기성,이기원,황진하 강원대학교 석재복합신소재제품연구센터 2001 석재연 논문집 Vol.6 No.-

본 연구에서는 불포화 폴리에스터 수지비율을 변수로 하는 자외선 흡수제 첨가유ㆍ무 시편에 대한 Xenon lamp, 52±3℃, 실내습도 50±5%, 시험체 걸이 직경 20inches의 조건의 내후성 시험기로 각각 100, 200, 400, 800, 1600 시간 인공촉진열화 시킨 시편의 색차변화를 측정하여 불포화 폴리에서터 수지량 및 자외선 흡수제의 첨가에 의한 열화특성을 고찰하였다. 그 결과 100% 불포화 폴리에스터 수지량 및 자외선 흡수제의 첨가에 의한 열화특성을 고찰하였다. 그 결과 100% 불포화 폴리에스터 수지 시편과 상대적으로 수지비율이 큰 폴리머 페이스트에서는 자외선 조사시간에 따른 큰 색차변화 및 자외선 첨가에 의한 열화방지 효과를 확인 할 수 있었고 불포화 폴리에스터 수지비율이 상대적으로 작은 폴리머 모르타르에서는 자외선 조사에 의한 색차변화 및 자외선 흡수제 첨가에 의한 열화방지가 그리 크지 않음을 확인할 수 있었다. 이러한 것은 야외에 설치되는 폴리머 모르타르(콘크리트) 제품은 자외선에 의한 열화가 그리 크지 않음을 보여주는 결과이기도 하다. This study was to investigate the characteristics of deterioration of polymer concrete due to wethering Two sets of specimens with a various mixing ratio of unsaturated polyester resin, UV absorber added and not-added, were artificially exposed by the weathering test machine to ultraviolet (UV) radiation 100, 200, 400, 800 and 1600 hours under the conditions that the temperature was set by Xenon lamp at 52±3℃, the chamber humidity at 50±5%, and specimen rack diameter 20 inches to measure the color change to examine the characteristics of deterioration. Color difference increased as the exposure time to UV radiation increased, but decreased 20-30%, comparing to the case of non-absorber added, as the ultraviolet absorber was added. On the other hand, the effect of addition of ultraviolet absorber decreased as addition of aggregate increase. Thus, the effect of addition of ultraviolet absorber was a little on the polymer concrete containing aggregate, Especially, increment of color difference in polymer mortar specimen was lower than that of polymer resin and polymer paste specimen, when the resin volume for specimen mixture proportion was below 30%, as fine aggregate increased. As a result, outdoor-installed polymer concrete product is believed to be hardly affected by ultraviolet radiation.

폴리모 모르터를 이용한 강화목재보의 개발

연규석 한국농공학회 1990 한국농공학회논문집 Vol.32 No.3

Based on limited number of tests on reinforced wood beams using polymer mortar in this study, following conclusions were drawn ; 1.Reinforcing compression side of wood beam using polymer mortar was effective in reducing deflection. 2.By increasing thickness of polymer mortar, effective beam stiffness was improved, but energy absorption was reduced. 3.Polymer mortar reinforcement improved compressive strength and reduced strain in compression side of the beam. Therefore, it was possible to change the failure mode from by compression in control beam to by tension in composite beams. 4.The composite beams that have more than 2cm of polymer mortar layer did not perform well because a strain redistribution and separation of meterials at interface were induced in moment span. 5.To maximize the load carrying capacity of composite beam, it is necessary to make polymer mortar and wood behave together without failing at interface. To do this, it is needed to use a polymer mortar which has high strength with such elastic modulus that is closer to elastic modulus of wood. otherwise, it is recommended to use shear connectors at interface to prevent separation of materials under ultimate load.

MMA 개질 불포화 폴리에스테르 폴리머 콘크리트의 물리·역학적 특성

연규석,김남길,조규우,김동준 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2003 석재연 논문집 Vol.8 No.-

본 연구는 메틸 메타아크릴 레이트(MMA) 첨가량에 따른 MMA개질 폴리머 콘크리트의 조기강도 특성 및 작업성에 관한 것이다. 시험결과, MMA첨가량 및 충전재/결합재 비의 증가에 따라 슬럼프는 증가하는 경향을 나타냈고, 조기강도는 충전재/결합재 비에 관계없이 MMA첨가량이 20~40% 범위에서는 증가하는 경향을 나타내다가 50%에서는 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 작업성 및 조기강도 증진을 위해서는 MMA적정첨가량이 20-40%임을 알 수 있다. 한편 시험결광 대한 회귀분석을 통하여 MMA첨가량 및 충전재/결합재 비에 따른 슬럼프 추정식을 제안할 수 있었다. In this study the polymer-modified mortars were made in which the cement the polymer dispersions and redispersible polymer powder as binder, the silica sand as fine aggregate. The effects of polymer-cement ratio on strength properties, waterproofness, resistance of carbonation and resistance of chloride ion penetration of polymer-modified mortars are examined. As a results, the flexural, compressive, tensile and adhesion in tension strengths of the polymer-modified mortars increase with increasing polymer-cement ratio. The water absorption, carbonation depth and chloride ion penetration depth of polymer-modified mortars tend to decrease with increasing polymer-binder ratio. The addition of the polymer dispersion and redispersible polymer powder are effective for improving strength properties and durability of polymer-modified mortars.

폴리마를 이용한 콘크리트의 개발동향

연규석 한국농공학회 1986 한국농공학회논문집 Vol.28 No.3

저수축형 폴리머 콘크리트의 제조 및 물리·역학적 특성

연규석,이윤수,최동순,정경현,황진하 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2000 석재연 논문집 Vol.5 No.-

본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 수축저감을 목적으로 수지량, 수축저감제함량과 S/a 비등을 변화시켜 경화수축의 변화와 강도 특성을 실험적으로 구명하였다. 경화수축량은 수치량이 105%일 때 보다 11.5%일 때, 즉 수지량이 증가할수록 커짐을 알 수 있었다. 수축저감제의 첨가에 따른 경화수축량은 감소함을 알 수 있었다. B10.5-SR10일 경우 수축저감제가 첨가되지 않았을 때 보다 약 30%, B10.5-SR20 일 경우 약 53%, B11.5-SR10일 경우 약 31%, B11.5-SR20 일 경우 약 47% 정도의 수축저감의 효과를 볼 수 있었다. S/a 비에 따른 경화 수축챨ㅇ은 S/a 60일 때 가장 적은 값을 보였으며, S/a 50, S/a 40 일때는 S/a60 일 때 가장 적은 값을 보였으며, S/a 50, S/a 40일 때는 S/a 60일 때 보다 각각 10%, 30% 정도 수축량이 증가함을 알 수 있었다. 압축 및 휨 강도특성은 수지량이 증가할수록 높아지고, 수축저감제의 첨가량이 증가할수록 낮아짐을 알 수 있었다. S/a 비에 따른 강도 특성은 압축강도와 휨강도 모두 S/a 비가 60일 때 가장 큰 값을 보였으며, S/a 비가 50,40 순으로 감소하였다. Many different polymer based concrete materials are known today, but the large setting or hardening shrinkage of polymer concrete is a problem to overcome in their practical applications. The setting shrinkage reaches about five to ten times the drying shrinkage of ordinary cement concrete, i.e, 50 to 60 ×10^4. This paper deals with a reduction in the hardening shrinkage of unsaturated polyester resin concrete which is treated with respect to shrinkage-reducing agent content, S/a ratio and catalyst content, and tested for length change during hardening, and flexural and compressive strengths. It is shown that the change of shrinkage-reducing agent content and S/a ration the length change of the unsaturated polyester resin concrete during hardening.

거푸집 개발용 GFRP보강 폴리머 복합패널의 휨 특성

연규석,권택정,정중호,김성기 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2004 석재연 논문집 Vol.9 No.-

본 연구는 반영구수명의 교량상판용 영구거푸집을 개발할 목적으로 리브를 갖는 GFRP보강 폴리머 콘크리트 복합패널을 제작하고 이에 대한 휨특성을 고찰한 것이다. 연구에서 리브높이와 인장측 GFRP보강층 두께를 달리하는 12종류의 GFRP보강 폴리머 콘크리트 복합패널 시험체를 제작하고 이에 대한 휨시험을 수행함으로써 리브 높이와 GFRP보강층 두께가 복합패널의 휨특성에 미치는 영향을 실험적으로 구명하였다. 시험결과 GFRP보강 폴리머 콘크리트 복합패널의 극한 모멘트는 GFRP 보강두께가 증가 1.0에서 4.0 mm로 증가 할때, 리브 높이에 관계없이 약 93~101%의 거의 일정한 중가폭을 보였고, 리브 높이가 1.0에서 3.0cm로 증가할 때, GFRP 보강층 두께에 관계없이 약 35~41%의 거의 일정한 증가폭을 보였다. 또한 강도설계법에 기초한 극한모멘트 예측식은 실험결과와 잘 부합되어 리브를 갖는 GFRP 보강 폴리머 콘크리트 복합패널을 영구거푸집에 적용할 시 지간에 따른 상용 단면설계에 매우 유용하게 적용될 것이다. In this study, twelve different GFRP-reinforced polymer concrete composite panel specimens with various rib heights and tensile side and reinforced side thickness were produced. flexural tests were conducted to figure out the effect of the height and thickness influencing on the flexural properties of composite panel. Test results of the study are presented. Especially, a prediction equation of the ultimate moment based on the strength design method agrees well with the test results, and it is thought to be useful for the corresponding design of cross-section according to various spans as the GFRP-reinforced polymer concrete composite panel is applied for a permanent form.

하수슬러지를 이용한 복합소재 개발연구

연규석,권윤환,유근우,김남길,김동준,이윤수 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2002 석재연 논문집 Vol.7 No.-

본 연구는 하수 종말 처리에 의해 발생되는 하수 슬러지를 잔 골재(경량골재)로 사용하여, 폴리머 콘크리트를 제조하여 그 때의 역학적 성질에 대하여 검토하였다. 하수 슬러지는 5일간 110±5℃에서 수분함량 0.1%미만으로 건조한 후 파쇄하여 No.4∼No. 200 번체의 잔골재 표준 시방서 기준에 부합되도록 사용하였다. Pellet는 보통 회전pan에서 만드나, 본 실험에서는 수동으로 제조하였다. 제조한 하수 슬러지 경량 골재는 평균 겉보기 비중은 1.58(g/㎤), 단위용적중량은 1.98(t/㎥)으로 KS F 2534의 경량골재의 절건비중과 단위용적에 따른 분류에 의하면 중위급(medium weight) 경량골재에 속하는 것으로 측정되었다. 또한 잔 골재 중 하수 슬러지 경량 골재를 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%로 치환하여 그때의 압축, 휨, 인장강도를 측정하였다. 그 결과 하수 슬러지의 증가에 따라 강도 감소를 보였으나, 일반 경량콘크리트 제조 또는 단열용 콘크리트 블록 제조에 사용이 가능하다고 사료된다. 그러므로 앞으로 건조수축, 크리이프 특성 및 내구성에 관한 연구가 더욱 심도 있게 이루어져야 폐자원인 하수 슬러지를 이용한 건자재의 개발이 가능하리라 판단된다. In this study, the polymer concrete was produced by using the lightweight aggregate that had been manufactured using the sewage sludge and its physical properties were experimentally examined. Experimental results show that when the portion of sewage sludge lightweight aggregate in the fine aggregate increases, slump values decreases. Also, the compressive, the flexural and the tensile strengths decrease when the portion of sewage sludge lightweight aggregate increases. Although its strengths decreases, the sewage sludge lightweight fine aggregates is thought to be used for construction materials.

단면이 두꺼운 GFRP 보강 폴리머 모르타르 샌드위치 패널의 변형특성

연규석,김남길,최종윤,백종만 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2003 석재연 논문집 Vol.8 No.-

본 연구는 압축강도 840kgf/㎠를 갖는 폴리머 모르타르를 중심부로 하고 내ㆍ외표면은 고인장의 GFRP로 보강된 샌드위치 패널의 휨 거동에 관한 것으로 중심부 폴리머 모르타르 두께와 내ㆍ외면의 GFRP층 두께를 변수로 하였다. 실험결과, 폴리머 모르타르 두께가 2~36min의 범위에서 보강층 두께가 0.6에서 3mm로 증가함에 따라 변형에너지 및 연성지수는 각각, 16~340배, 2~8배로 현저히 증가하였다. 한편 폴리머 모르타르 두께가 두꺼울수록 증가비율은 감소하는 경향을 나타냈다. In this study, a polymer mortar sandwich panel(PMSP) was developed : Core was made with the polymer mortar whose compressive strength was about U kgf/㎠, and both facings were made with the glass fiber reinforced plastics(GFRP). The results showed that the strain energies and the ductility indices increased 16-340 times and 2-8 times, respectively, as the thicknesses of facings increased from 0.6 to 3.Omm with fixing the core thickness to constants(12-36mm). On the other hand, these values showed a tendency of decrease as the core thickness increased regardless of thickness of facings. A set of basic data for the structural analysis could be provided by investigating the correlations, within the scope of this research, between the resisting moment and the thicknesses of core and facings.