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학위논문 상세정보

자기진단 CPGFRP 센서의 콘크리트 파괴검지 기능의 평가 원문보기
Evaluation of Fracture Detection Function of Concrete by Self-Diagnosis CPGFRP Sensor

  • 저자

    강태훈

  • 학위수여기관

    東亞大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    건축공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    vii, 54p.

  • 키워드

    자기진단 CPGFRP 콘크리트 파괴검지 건축공학;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10065398&outLink=K  

  • 초록

    일반적으로 사용 단계의 구조물은 시간이 경과함에 따라 초기의 설계·시공상의 오류에 의한 초기 결함, 여러 가지 작용하중, 그리고 열악한 외부 조건에 노출 될 경우 구조물 본연의 성능을 점차 상실하게 되어 심지어는 인명과 재산을 위협하는 대형 붕괴 사고를 일으키기도 한다. 따라서 구조물의 사용성을 적정 수준 이상으로 유지하기 위해서는 정기적인 점검을 통해 잔존 수명을 미리 예측하여야 함은 물론, 최적의 보수 시기와 보수 방법을 알려줄 수 있는 시설물 유지관리 계측 시스템이 요구된다. 따라서 최근 물질이 스스로 외부의 자극을 감지하고 판단하여 결론을 내린 뒤 자체적으로 반응하는 기능을 갖춘 재료인 self-diagnosis materials 또는 intelligent materials에 많은 관심이 집중 되어왔으며 미국, 일본 등을 중심으로 많은 연구가 수행되어 왔다. 이러한 연구의 일환으로 최근 일본에서 개발된 CFGFRP(Carbon Fiber Glass Fiber Reinforced Plastic) 센서는 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)의 유리섬유(GF)의 일부를 탄소섬유(CF)로 치환한 것으로 계측센서로써 사용되고 있으며 특히, 강도가 높고 녹슬지 않는다는 장점을 가지고 있다. 그러나 CFGFRP 센서의 계측 시스템 메커니즘인 전기저항 변화가0.5%의 변형부터 발생하기 때문에 감도상의 문제점이 제시되고 있다. 이러한 문제점의 해결방안으로 최근 개발된 CPGFRP 센서는 CFGFRP 센서의 검지 부를 탄소섬유(CF)에서 탄소분말(CP)로 대체한 재료로써 CFGFRP 센서보다 적응력에서 전기저항 변화를 나타내며 잔류저항 또한 측정 가능하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 CPGFRP 센서의 콘크리트 적용실험을 통해 CPGFRP 센서의 전기저항 변화와 시험 체의 �강도, 변형을, 처짐을 비교·분석한 후 그 적용가능성과 신뢰성을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 탄소분말의 percolation 구조를 이용한 자기진단 CPGFRP 센서의 콘크리트 파괴검지 기능을 평가하기 위한 이상과 같은 연구를 행한 결과 다음과 같은 결론을 도출 할 수 있었다. (1) CPGFRP 센서는 이론적 고찰에서 살펴본 바와 같이 강도와 인성이 높은 GF에 의해 복합화 되어있어 모르터 시험체 내에서 콘크리트계 재료의 휨 강도를 증가시키는 철근과 같은 보강효과를 나타내었다. (2) CPGFRP 센서의 전기저항 변화율은 시간의 경과에 빠른 시험체의 변형과 아주 유사하게 나타나 구조물의 파괴에 대한 계측의 감도 및 신뢰성이 우수한 것으로 나타났다. (3) CPGFRP 센서는 시험체의 미세균열 발생시 불연속적인 전기저항 변화율의 증가를 나타내었으며 모르터 시험체의 경우 1차 균열 발생 시점에서 0.3∼0.4%, 콘크리트 시험체의 경우 12∼14%의 일정한 전기 저항 변화율을 나타내어 신뢰성이 아주 우수한 것으로 나타났다. 특히 저하중 영역에서는 스트레인게이지에 비하여 우수한 감도를 나타내었다. 향후, 철근콘크리트 보와 같은 수평부재의 휨 실험을 통하여 초기 균열발생에서 파괴시점까지의 파괴성상에 따른 CPGFRP 센서의 전기저항변화 특성에 대한 추가된 연구가 필요하며 특히, CPGFRP 센서의 실구조물 적용을 위해서는 다양한 구조물의 거동에 따른 계측 성능과 신뢰성에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.


    To maintain serviceability of concrete structure more than propriety it is necessary not only predicting service life through periodical monitor but also needing monitor system to recognize optimal time and method for repair. So people have been interested in self-diagnosis materials or intelligent materials sensing, judging, acting outside stimulation and USA and Japan have studied them so much. As a link of that study, CFGFRP sensor replacing some part of GFBP with CF was developed in Japan and has been used as a measuring sensor. Especially it is high strength and doesn't rust. But dramatic resistance change of CPGFRP sensor is showed below 0.5% strain and it is not small strain in terms of monitoring micro crack in concrete. In other word, monitoring with CFGFRP sensor is not suitable in low stress but hight stress. As a solution to these problems, recently developed CPGFRP sensor that replaces detection part of CFGFRP sensor with CP shows electrical resistance change in lower stress than CFGFRP sensor and can measure a residual resistance. Accordingly in this study we accessed applicable possibility and reliability of CPGFRP sensor as monitoring sensor after we compare and analysis electrical resistance change of CPGFRP sensor with bending strength, strain ratio and deflection of specimens The results are as follows. (1) CPGFRP sensor showed reinforcement effect like steel bar in mortar specimen because it is composed of GF of high strength and elastic. (2) Electrical resistance change of CPGFRP sensor was similar to strain of specimen according to time so it showed measuring sensitivity and liability for destruction of structure were excellent (3) CPGFRP sensor showed increase of discontinuous resistance change when micro crack occurred in specimen and a regular Electrical resistance change of 0.3∼0.4% in mortar specimen and 12∼14% in concrete specimen at first crack so it revealed excellent liability.


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