KR100811802B1 - Rib materials for use in concrete reinforcing rod - Google Patents

Rib materials for use in concrete reinforcing rod Download PDF

Info

Publication number
KR100811802B1
KR100811802B1 KR1020060076826A KR20060076826A KR100811802B1 KR 100811802 B1 KR100811802 B1 KR 100811802B1 KR 1020060076826 A KR1020060076826 A KR 1020060076826A KR 20060076826 A KR20060076826 A KR 20060076826A KR 100811802 B1 KR100811802 B1 KR 100811802B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concrete
rod
fiber
rib material
carbon fiber
Prior art date
Application number
KR1020060076826A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080015299A (en
Inventor
박석균
심종성
김대훈
Original Assignee
박석균
김대훈
심종성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박석균, 김대훈, 심종성 filed Critical 박석균
Priority to KR1020060076826A priority Critical patent/KR100811802B1/en
Publication of KR20080015299A publication Critical patent/KR20080015299A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100811802B1 publication Critical patent/KR100811802B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/022Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/386Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/42Glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/026Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/90Electrical properties
    • C04B2111/94Electrically conducting materials

Abstract

본 발명은 콘크리트 보강용 로드로 사용이 가능한 탄소섬유와 유리섬유(또는 비전도성 기타 섬유) 복합 로드(rod, bar) 또는 유리섬유(또는 아라미드섬유 등 비전도성 기타 섬유) 단독 로드의 표면에 일체화 코팅되어 콘크리트 구조물에 파괴예측 자가진단 감지 기능을 부여하는 리브 재료로서, 전기적 전도성을 갖는 미세하게 분쇄한 탄소섬유(milled carbon)와 코크스 분말 혼합재료로 구성되는 리브 재료에 관한 것이다. The present invention is integrated coating on the surface of the carbon fiber and glass fiber (or non-conductive other fiber) composite rod (bar,) or glass fiber (or non-conductive other fiber such as aramid fiber) that can be used as a rod for concrete reinforcement The present invention relates to a rib material composed of a finely pulverized carbon fiber and coke powder mixed material having electrical conductivity.

섬유 로드, 미세하게 분쇄한 탄소섬유 분말, 코크스 분말, 리브 재료, 스마트 센서, 유지관리Fiber rod, finely ground carbon fiber powder, coke powder, rib material, smart sensor, maintenance

Description

콘크리트 보강용 로드에 사용되는 리브 재료{RIB MATERIALS FOR USE IN CONCRETE REINFORCING ROD}RIB MATERIALS FOR USE IN CONCRETE REINFORCING ROD

도 1은 본 발명의 리브 재료가 적용되는 탄소섬유와 유리섬유의 복합 환형 로드에 대한 사진이다.1 is a photograph of a composite annular rod of carbon fiber and glass fiber to which the rib material of the present invention is applied.

도 2는 도 1에 나타낸 복합 환형 로드에 본 발명의 리브 재료가 적용되어 있는 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드에 대한 확대 사진이다. FIG. 2 is an enlarged photograph of a rib material coated composite annular rod in which the rib material of the present invention is applied to the composite annular rod shown in FIG.

도 3은 본 발명의 리브 재료가 적용되어 있는 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드에 대한 사진이다.3 is a photograph of a rib material coated composite annular rod to which the rib material of the present invention is applied.

도 4는 본 발명의 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드를 배근한 콘크리트 시험체의 제조 과정 중 한 과정에 대한 사진이다. Figure 4 is a photograph of one of the manufacturing process of the concrete test specimen to the rib material coated composite annular rod of the present invention.

도 5는 본 발명의 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드가 배근된 콘크리트 구조물의 시험체를 시험하기 위한 구성도이다. 5 is a schematic view for testing a test body of a concrete structure with rib material coated composite annular rod of the present invention.

도 6은 본 발명의 콘크리트 구조물의 시험체에 대한 시험 결과를 나타내는 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the test results for the test body of the concrete structure of the present invention.

본 발명은 콘크리트 구조물의 안전진단 및 유지관리를 용이하게 하는 리브 재료로서, 콘크리트 구조물 보강을 위한 보강근 중 하나인 연속섬유 로드를 사용할 경우 연속섬유 로드 스스로가 사전에 파괴예측정보를 미리 파악하여 파괴에 대한 안전성을 확보할 수 있도록 콘크리트 구조물에 스마트 센서기능을 보유하게 하는 리브 재료에 관한 것이다. The present invention is a rib material for facilitating the safety diagnosis and maintenance of a concrete structure, when using a continuous fiber rod that is one of the reinforcing bars for reinforcing the concrete structure, the continuous fiber rod itself is determined in advance by the failure prediction information The present invention relates to a rib material having a smart sensor function in a concrete structure to ensure safety.

최근 콘크리트 구조물 시공 시 부식문제가 있는 철근을 대체하기 위해 연속섬유 로드를 사용하여 구조물을 건설하는 방안이 검토되고 있으며, 일부 구조물에는 이러한 연속섬유 로드가 보강 재료로서 활용되고 있다. 그러나 이 경우 연속섬유 로드의 파괴특성에 대해서는 현재도 많은 연구가 진행되고 있고, 아직 이 분야에 대해 뚜렷한 설계지침이 나와 있지 않다. 따라서 연속섬유 로드를 보강근으로 사용하기 위해서는 각별히 안전성에 대해 주의가 필요하다. Recently, a method of constructing a structure by using a continuous fiber rod to replace a reinforcing steel bar when constructing a concrete structure has been examined. In some structures, such a continuous fiber rod is used as a reinforcing material. In this case, however, many studies have been conducted on the fracture characteristics of continuous fiber rods, and there are no clear design guidelines in this field. Therefore, in order to use the continuous fiber rod as a reinforcing bar, special attention must be paid to safety.

또한, 콘크리트 구조물의 효과적이고 효율적인 유지관리방법에 대한 관심이 높아지면서, 새로운 설계방식과 재료 및 공법 등의 개발이 이루어지고 있는데 재료파괴를 자기스스로 진단 예측하는 것이 가능하게 된다면, 한층 유효하게 대처할 수 있다. 재료의 파괴측정에 대해서는 변형률게이지와 변위계가 이용되어 왔지만, 콘크리트 재료의 경우에는 균열전파의 형태에 따라 측정치가 크게 영향을 받기 때문에, 재현성이 나쁘고 초기조건의 설정이 필요하여 하중재하 후의 불연속 측정이 곤란하다. 큰 시험부재에서는 파괴위치와 측정위치의 일치가 어려워 다수의 센서사용 에서는 계측오류의 원인이나 비용이 높아지는 등 종래방법에서는 근본적인 해결에 이르지 못하였다. 따라서 구조물에 대한 새로운 파괴예측 센서의 개발이 요구되고 있다. In addition, as the interest in effective and efficient maintenance of concrete structures increases, new design methods, materials, and construction methods are being developed. If it is possible to diagnose and predict the destruction of materials on their own, it is possible to cope more effectively. have. Strain gauges and displacement meters have been used for the measurement of material failure, but in the case of concrete materials, the measured values are greatly influenced by the shape of the crack propagation. Therefore, the reproducibility is poor and the initial conditions need to be set. It is difficult. In the large test member, the failure position and the measurement position are difficult to match, and the use of a large number of sensors has not solved the fundamental solution in the conventional method such as the cause of the measurement error and the high cost. Therefore, the development of a new failure prediction sensor for the structure is required.

이와 관련하여, 탄소섬유와 유리섬유로 구성된 복합 로드를 이용해 내부 탄소섬유의 전기적 특성과 역학적 특성 변화로부터 콘크리트의 파괴에 대해 자가진단 기능을 부여한 연구가 이미 보고 된 바 있다. 그러나, 이러한 연구개발기술은 사전에 파괴검지기능을 부여하기 위해서는 반드시 탄소섬유와 유리섬유가 복합된 하이브리드형 로드를 이용해야만 하고, 콘크리트의 파괴징후에 대한 감지에 있어서 민감하지 못한 단점이 있다. In this regard, a study has been reported to give a self-diagnostic function to the destruction of concrete from the change of electrical and mechanical properties of the internal carbon fiber using a composite rod composed of carbon fiber and glass fiber. However, such research and development technology must use a hybrid rod in which carbon fiber and glass fiber are combined to give a failure detection function in advance, and has a disadvantage in that it is not sensitive to the detection of fracture signs of concrete.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 재료 자체에 초기단계에서의 파괴징후를 사전에 감지하게 하는 센서기능을 부여하여 이 단계에서 대책을 수립, 조치하게 함으로써 구조물이 극한파괴에 이르는 것을 미리 예방하고자 하는 데 있다. 아울러 별도의 센서 사용에 따른 경제적인 부담을 최소화하기 위해 재료 자체에 센서기능을 같이 부여시키기 위한 것도 본 발명의 주요 목적이다.The present invention is to solve such a problem as to give a sensor function to detect the early signs of destruction in the early stage to the material itself to establish a countermeasure at this stage to prevent the structure from reaching the ultimate destruction It is intended to be. In addition, the main purpose of the present invention is to provide a sensor function to the material itself in order to minimize the economic burden of using a separate sensor.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 국내에서 이미 상품화된 탄소섬유와 유리섬유 또는 탄소섬유와 아라미드섬유의 복합 로드, 유리섬유 또는 아라미드섬유 단독 로드의 표면에 콘크리트와의 마찰력 및 부착력 향상을 위해 미세하게 분쇄한 탄소섬유(milled carbon)와 코크스 분말의 최적 배합조건을 선정하여 결합제와 혼합시킨 후 로드와 일체화 코팅시킴으로써 로드에 리브를 형성시키는 리브 재료를 개발하였다.In order to achieve this purpose, finely pulverized in order to improve friction and adhesion with concrete on the surface of the composite rod of carbon fiber and glass fiber or carbon fiber and aramid fiber, which is already commercialized in Korea, and glass fiber or aramid fiber alone rod A rib material was developed to form the ribs on the rods by selecting the optimum blending condition of milled carbon and coke powder, mixing them with the binder, and integrally coating the rods.

본 발명은 유리섬유 또는 유리섬유와 탄소섬유로 이루어진 콘크리트 보강용 로드의 표면에 결합제에 의해서 적용되는 전기 전도성 리브 재료로서, 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말를 포함하는 전기 전도성 리브 재료를 제공한다. The present invention provides an electrically conductive rib material comprising finely pulverized carbon fiber and coke powder as an electrically conductive rib material applied by a binder on the surface of a glass fiber or a concrete reinforcing rod made of glass fiber and carbon fiber.

바람직하게는, 본 발명은 유리섬유 또는 유리섬유와 탄소섬유로 이루어진 콘크리트 보강용 로드의 표면에 결합제에 의해서 적용되는 전기 전도성 리브 재료로서, 미세하게 분쇄한 탄소섬유 3 내지 5중량%와 코크스 분말 95 내지 97중량%를 포함하는 전기 전도성 리브 재료를 제공한다. Preferably, the present invention is an electrically conductive rib material applied by the binder on the surface of the glass fiber or concrete reinforcing rod made of glass fiber and carbon fiber, 3 to 5% by weight of finely ground carbon fiber and coke powder 95 To about 97% by weight of electrically conductive rib material.

본 발명의 리브 재료가 적용되는 콘크리트 보강용 로드는 바람직하게는 환형 로드 또는 원형 로드로서 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 탄소섬유와 유리섬유의 복합 환형 로드이거나 유리섬유 단독의 원형 로드이다. The concrete reinforcing rod to which the rib material of the present invention is applied is preferably a composite annular rod of carbon fiber and glass fiber or a circular rod of glass fiber alone, which is commonly used in the art as an annular rod or a circular rod.

본 발명의 전기 전도성 리브 재료에 사용되는 미세하게 분쇄한 탄소섬유의 양은 3 내지 5중량%, 바람직하게는 4 중량%이며, 코크스 분말의 양은 95 내지 97중량%, 바람직하게는 96중량%이다. 미세하게 분쇄한 탄소섬유의 양이 3중량% 미만이면, 리브 재료로부터 제조된 리브의 전기 저항이 너무 작아서, 그러한 리브를 포함하는 보강근과 함께 형성된 콘크리트의 변형을 감지할 수 있는 전기 저항의 변화를 측정하기가 곤란하다. 한편, 미세하게 분쇄한 탄소섬유의 양이 5중량%를 초과하면, 리브의 전기 저항이 너무 커서, 리브를 포함하는 보강근과 함께 형성된 콘크리트의 변형을 감지할 수 있는 전기 저항의 변화를 측정하는 것이 불가능하다. The amount of finely ground carbon fibers used in the electrically conductive rib material of the present invention is 3 to 5% by weight, preferably 4% by weight, and the amount of coke powder is 95 to 97% by weight, preferably 96% by weight. If the amount of finely pulverized carbon fiber is less than 3% by weight, the electrical resistance of the rib made from the rib material is too small, so that the change in electrical resistance that can detect the deformation of the concrete formed with the reinforcing bar containing such rib is detected. Difficult to measure On the other hand, if the amount of finely pulverized carbon fiber exceeds 5% by weight, the electrical resistance of the rib is too large, it is to measure the change in electrical resistance that can detect the deformation of the concrete formed with the reinforcing bar including the rib impossible.

본 발명의 전기 전도성 리브 재료에 사용되는 코크스 분말은 보강근과 콘크리트 사이의 결합력 및 마찰력을 향상시키는 작용을 하며 그 사용되는 양은 미세하게 분쇄한 탄소섬유의 양에 따라서 결정된다. The coke powder used in the electrically conductive rib material of the present invention serves to improve the bonding force and friction between the reinforcing bar and the concrete, and the amount used is determined according to the amount of finely pulverized carbon fiber.

본 발명의 리브 재료를 보강근에 적용시키는데 사용되는 결합제는 바람직하게는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 불소수지이다. The binder used to apply the rib material of the present invention to the reinforcing bar is preferably an epoxy resin, an acrylic resin, or a fluororesin.

본 발명의 리브 재료는 결합제에 의해서 콘크리트 보강근의 표면에 코팅되어, 콘크리트의 변형 시 전기 전도성이 변화되어 콘크리트 변형에 대한 센서로서 작용한다. The rib material of the present invention is coated on the surface of the concrete reinforcement by a binder, so that the electrical conductivity is changed when the concrete is deformed to act as a sensor for the deformation of the concrete.

또한, 본 발명은 상기 리브 재료가 결합제에 의해서 표면에 코팅되어 있는 리브를 포함한 콘크리트 보강용 로드를 제공한다.The present invention also provides a rod for concrete reinforcement comprising a rib in which the rib material is coated on the surface by a binder.

또한, 본 발명은 상기 콘크리트 보강용 로드에 의해서 보강된 콘크리트 구조물을 제공한다. In addition, the present invention provides a concrete structure reinforced by the rod for reinforcing concrete.

본 발명의 전기 전도성 리브 재료는 콘크리드 보강용 로드와 일체화된 리브를 형성시킨다. 그러한 리브가 부착된 콘크리트 보강용 로드를 철근과 동일한 용도로 배근하여 콘크리트를 제작하면, 해당 구조부재에 외부로부터 하중이 가해질 경우, 보강근에 가해지는 인장력에 따라 보강근에 변형이 생기면서 전도성 리브 재료에 전기저항값이 변화하며, 그러한 전기저항값의 변화를 하중변화와 함께 계측하면, 보강근이 전체적으로 파괴되기 전에 먼저 이 전기저항값의 초기변화 특성으로 부터 로드의 파괴감지정보를 예측할 수 있게 된다. 따라서 이를 통해 본 발명에서 개발된 형식의 리브 재료를 자가진단 기능을 갖는 스마트 센서로서 사용하는 것이 가능하게 되어, 저렴한 비용으로 파괴위험단계를 미리 감지하여 통보하여 줄 수 있게 됨으로써 구조물에 대한 안전성과 유지관리 효율성을 구조재료 스스로가 확보할 수 있게 된다. The electrically conductive rib material of the present invention forms a rib integrated with the concrete reinforcing rod. When concrete is manufactured by reinforcing rods for reinforcing concrete with such ribs for the same use as reinforcing bars, when the load is applied from the outside of the structural member, the reinforcing bar is deformed according to the tensile force applied to the reinforcing bar, and the conductive rib material When the resistance value changes and the change of the electrical resistance value is measured together with the load change, the failure detection information of the rod can be predicted from the initial change characteristic of the electrical resistance value before the reinforcing bar is totally destroyed. Therefore, it is possible to use the rib material of the type developed in the present invention as a smart sensor having a self-diagnostic function, it is possible to detect and notify the risk stage of destruction in advance at a low cost to ensure the safety and maintenance of the structure The management efficiency can be obtained by the structural material itself.

본 발명에서는 또한 파괴 자가진단 기능이 있는 종래의 복합 로드에도 전도성을 가미한 센서기능이 있는 리브 재료로부터 형성된 리브를 새롭게 추가하게 함으로써 보다 향상된 파괴감지 기능을 부여할 수 있다. 본 발명의 리브 재료가 적용된 복합 로드의 경우에 파괴감지 기능이 향상되는 이유는, 콘크리트 내에 외부하중에 의해 인장력이 작용하면 제일 먼저 가장 외측에 위치하는 리브에 힘이 전달되므로 가장 내부에 있는 복합 로드 중의 탄소섬유보다 먼저 단계별 하중변화에 민감하게 반응하게 되고, 그 결과 가장 내부에 위치한 탄소섬유보다 먼저 초기단계의 하중변화를 민감하게 반응할 수 있어서 그만큼 파괴징후를 앞서서 발견해 낼 수 있게 되기 때문이다. 또한 본 발명의 리브 재료는 유리섬유, 아라미드섬유 등과 같이 단독으로 사용되는 로드에 대해서도 적용이 가능하다.In the present invention, the conventional composite rod having the fracture self-diagnosis function can be further provided with a new rib formed from the rib material having the sensor function with the conductivity added thereto. In the case of the composite rod to which the rib material of the present invention is applied, the reason why the failure detection function is improved is that when the tensile force acts by the external load in the concrete, the force is first transmitted to the outermost rib so that the innermost composite rod It is because it reacts sensitively to the load change step by step before the carbon fiber, and as a result, it is possible to detect the load change of the initial step before the carbon fiber located in the innermost part, so that the signs of destruction can be detected in advance. The rib material of the present invention is also applicable to rods used alone, such as glass fibers, aramid fibers, and the like.

본 발명의 리브 재료가 적용된 콘크리트 보강용 로드를 사용하면 콘크리트 구조물 자체가 파괴 예측 기능을 가지게 되어 돌발적인 파괴사고 감소에 의한 인명과 손상의 경감 및 재료의 절약에 의한 환경보전이 가능해진다. 또한, 간편하고 저렴한 방법으로 파괴예측의 시간적 여유가 충분히 있고 위험장소나 육안으로 조사할 수 없는 장소에 사용할 수 있는 파괴예측 센서가 개발되면 실용적으로도 큰 효과가 있다. 하나의 유효한 방법으로서는 콘크리트 구조물에 사용되고 있는 재료 자체가 파괴를 자가진단 할 수 있는 스마트(또는 지능)화 되는 것이다. 재료자체가 파괴진행을 자가진단 할 수 있으면 복잡한 회로와 다수의 센서 사용은 불필요하게 되고, 강하고 중후한 설계로 해야 할 필요가 없어진다.When the concrete reinforcing rod is applied to the rib material of the present invention, the concrete structure itself has a failure prediction function, thereby enabling environmental conservation by reducing life and damage due to accidental reduction of accidents and saving materials. In addition, if a failure prediction sensor is developed in a simple and inexpensive manner that has sufficient time for failure prediction and can be used in a hazardous location or a place where it cannot be visually inspected, there is a great practical effect. One effective method is that the material used in the concrete structure itself is smart (or intelligent) to self-destructive destruction. If the material itself is capable of self-determining the breakdown process, the use of complex circuits and multiple sensors is unnecessary and eliminates the need for a strong and heavy design.

이하 본 발명의 바람직한 특정의 구체예를 예를 들어 설명하고 있지만, 이로써 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.Specific preferred embodiments of the present invention are described below by way of example, but the present invention is not intended to be limited thereby.

실시예Example

실시예 1: 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스분말 리브재료가 적용된 탄소섬유 및 유리섬유 복합 환형 로드의 제조Example 1 Preparation of a Carbon Fiber and Glass Fiber Composite Circular Rod Applying Finely Crushed Carbon Fiber and Coke Powder Rib Material

전도성을 갖는 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 두 가지 재료를 적정비율(미세하게 분쇄한 탄소섬유 분말: 0.8g, 코크스 분말: 19.2g)로 혼합하여 리브 재료를 제조하고, 탄소섬유와 유리섬유 복합 환형 로드(8.5mm, (주)동원건설)의 표면에 에폭시 수지(형제본드, 순간접착제 : 형제화학공업사, 또는 대호글루텍)를 균일한 두께로 도포하고 리브 재료를 코팅(실험에 사용된 리브 직경 9mm, 길이 40mm에 사용된 양)하여 보강근의 단점인 부착력과 마찰력 저하문제를 개선하기 위한 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드를 제조하였다. 제조된 제품의 사진은 도 3에 나타내었다.Two materials of finely ground carbon fiber and coke powder having conductivity are mixed at an appropriate ratio (finely ground carbon fiber powder: 0.8 g, coke powder: 19.2 g) to prepare rib materials, and carbon fibers and glass fibers Epoxy resin (brother bond, instant adhesive: sibling chemical company, or Daeho Glutech) is applied on the surface of the composite annular rod (8.5mm, Dongwon Construction Co., Ltd.) in uniform thickness and the rib material is coated (used in the experiment). A rib material coated composite annular rod was manufactured to improve the problem of deterioration of adhesion and friction, which is a disadvantage of the reinforcing bar. The photograph of the manufactured product is shown in FIG. 3.

실험예Experimental Example 1  One

<콘크리트의 배합조건 및 <Condition Conditions of Concrete and 실시예Example 1에서 제작된  Made in 1 리브live 재료 코팅된 복합 환형 로드의 특성> Properties of Material Coated Composite Annular Rods>

콘크리트의 배합은 설계기준강도 28N/㎟의 보통 콘크리트 배합표에 의해 배 합하였으며, KS F2403과 KS F 2407에 따라 휨강도용 시험체(가로 400mm, 세로 100mm 및 높이 100mm)를 제작하였다. 콘크리트의 배합조건은 표 1과 같고 본 실험에 이용한 복합 환형 로드로서 실시예 1에서 제작된 리브 재료 코팅된 복합 환형 로드의 특성은 표 2와 같다.The concrete mix was formulated according to the standard concrete mix table of 28 N / mm2 design strength, and test specimens for flexural strength (400 mm wide, 100 mm long and 100 mm high) were prepared according to KS F2403 and KS F 2407. The mixing conditions of the concrete are shown in Table 1, and the characteristics of the rib-coated composite annular rod manufactured in Example 1 as the composite annular rod used in this experiment are shown in Table 2.

Gmax1 ). (mm)Gmax 1 ). (mm) 슬럼프 (cm)Slump (cm) 공기량 (%)Air volume (%) W/C2 ) (%)W / C 2 ) (%) s/a3 ) (%)s / a 3 ) (%) 단위재료량(kg/㎥)Unit material amount (kg / ㎥) AE제 (g/㎥)AE agent (g / ㎥) W4 ) W 4 ) C5 ) C 5 ) S6 ) S 6 ) G7 ) G 7 ) 20mm20 mm 10cm10 cm 5%5% 44%44% 42%42% 185185 439439 671671 962962 132132

특성치 섬유 종류                     Characteristics Fiber Type 로드직경 (mm)Rod diameter (mm) 인장강도 (MPa)Tensile Strength ( MPa ) 탄성계수 (MPa)Modulus of elasticity ( MPa ) 전기저항 (Ω)Electric resistance ( Ω ) 시험체 No.Test body No. 로드road CFGFRP8 ) (CF 3.3 Vol.%)CFGFRP 8 ) (CF 3.3 Vol.%) GFRP9 ) GFRP 9 ) 1111 25002500 0.437×105 0.437 × 10 5 6.06.0 CG1~CG210) CG1 to CG2 10)

1)자갈의 최대값 2)함수비 3)잔골재율 4)물 5)시멘트 6)잔골재 7)굵은골재 8)탄소-유리섬유강화플라스틱 9)유리섬유강화플라스틱 10) CFGFRP의 약자1) Maximum value of gravel 2) Water content ratio 3) Fine aggregate content 4) Water 5) Cement 6) Fine aggregate 7) Coarse aggregate 8) Carbon-glass fiber reinforced plastic 9) Glass fiber reinforced plastic 10) CFGFRP

<시험체의 휨 파괴 실험><Bending failure test of test specimen>

리브 재료 코팅된 복합 환형 로드를 삽입하여 제작한 시험체의 휨 파괴 실험과 측정개요도를 도 5에 나타내었다. 측정은 콘크리트의 처짐과 휨 인장변형률-탄소섬유 로드, 휨 인장변형률-미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 리브 재료의 전기저항-하중의 관계를 얻기 위해 LVDT, 스트레인게이지와 전기저항 측정기 및 로드셀을 이용하였다. 도 4에 의해 제작된 시험체를 휨 파괴 실험장치에 설치하였다. 이때 도 5에서 보는바와 같이 시험체의 하단부에는 인장변형률을 측정하기 위한 스트렌게이지를 설치하고 시험체의 양단에 보이는 로드의 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 리브 재료의 전기저항-하중의 관계, 탄소섬유 로드의 전기저항-하중의 관계를 얻기 위해 전기저항 측정장치를 사용하여 양단에 고정시킨다. 하중을 가하면서 나타나는 하중-처짐-전기저항의 데이터를 얻었다. The flexural failure test and measurement overview of the test specimen prepared by inserting the rib material coated composite annular rod are shown in FIG. 5. Measurements were performed using LVDTs, strain gauges and electrical resistance measuring instruments and load cells to obtain the relationship between deflection of concrete and flexural strain-carbon fiber rod, flexural tensile strain-electrical resistance of finely ground carbon fiber and coke powder rib material. Was used. The test body produced by FIG. 4 was installed in the bending fracture test apparatus. At this time, as shown in Figure 5, the lower end of the test specimen is provided with a strain gauge for measuring the tensile strain and the electrical resistance-load relationship between the finely pulverized carbon fiber and the coke powder rib material of the rod visible on both ends of the test specimen, carbon To obtain the electrical resistance-load relationship of the fiber rod, fix it at both ends using an electrical resistance measuring device. The data of load-deflection-electrical resistance that appeared while applying a load were obtained.

<실험방법>Experimental Method

상기된 바와 같이, 실시예 1에서 제작한 탄소섬유와 유리섬유 복합 환형 로드를 삽입(배근)한 콘크리트 휨강도 시험용 시험체를 제작한 후(도 4 참고), 도 5에서와 같은 방식으로 전기저항-하중-변형률을 측정하였다. 탄소섬유+유리섬유 복합 환형 로드의 사진과 리브 재료 부착된 복합 환형 로드 사진을 도 1과 도 2에 각각 나타내었다. 실험은 각 하중단계별 탄소섬유와 유리섬유 복합 환형 로드의 탄소섬유 로드 측과 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 리브 재료의 전지저항변화 측정에 주안점을 두었다. 도 6은 이들에 대한 측정결과를 그래프로 나타낸 것이다. As described above, after fabricating a test specimen for testing the concrete bending strength in which the carbon fiber and glass fiber composite annular rods prepared in Example 1 were inserted (reinforced) (see FIG. 4), the electrical resistance-load in the same manner as in FIG. Strain was measured. Photographs of carbon fiber + glass fiber composite annular rods and composite annular rods with rib materials are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. The experiment focused on the measurement of the cell resistance change of the carbon fiber rod side of the carbon fiber and glass fiber composite annular rods and the finely pulverized carbon fiber and coke powder rib material at each loading stage. Figure 6 shows the measurement results for these graphically.

<실험결과><Experiment Result>

실험결과는 다음과 같다. 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 리브 재료의 전기저항-하중-변형률의 관계에서 도 6의 이점쇄선과 같이 콘크리트에 균열이 발생한 직후(처짐이 진행된 직후) 전기저항에는 변화가 감지되기 시작하는데 최종 외측 부분인 리브 재료로부터의 변화가 제일 먼저 나타나고, 이후 콘크리트 균열이 진전되어 가면서 복합 로드의 내부 심물질인 탄소섬유 로드에서의 전기저항 변화도 감지되기 시작함을 알 수 있다. 계속해서 하중이 증가되면서 탄소섬유 로드는 파괴에 이를 무렵 전기저항은 무한대로 진행되어 이 단계가 탄소섬유의 파괴단계임을 알 수 있다. 그러나 이보다 더 연성이 강한 유리섬유는 이 단계에서도 아직 파괴되지 않아 콘크리트 전체 시험체는 아직 파괴되지 않고 있다. 따라서 본 발명에서 전도성을 부여한 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말로 제조된 리브 재료로부터의 전기저항 변화가 제일 먼저 감지되기 시작하여, 시험체의 파괴예측을 보다 일찍 예견할 수 있어 센서기능이 복합 로드내의 탄소섬유 로드보다 민감하게 반응하게 유용할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 구조체의 안전성 확보에 한층 유리한 방법이 될 수 있다. 또한, 리브 재료의 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말의 적절한 배합 조정을 통해 파괴예지의 감도를 조정할 수 있다.The experimental results are as follows. In the relationship between the electrical resistance-load-strain of finely pulverized carbon fiber and coke powder rib material, the change in the electrical resistance starts to be detected immediately after the crack occurs (immediately after sagging) as shown in FIG. 6. It can be seen that the change from the rib material, which is the outer part, appears first, and then as the concrete crack progresses, the electric resistance change in the carbon fiber rod, which is the inner core of the composite rod, is also detected. As the load continues to increase, the carbon fiber rod reaches breakdown, and the electrical resistance progresses to infinity, indicating that this stage is the breakdown stage of the carbon fiber. However, the more ductile glass fibers have not yet been destroyed at this stage, so the entire concrete specimen has not yet been destroyed. Therefore, the electrical resistance change from the ribbed material made of finely pulverized carbon fiber and coke powder imparting conductivity in the present invention starts to be detected first, and thus the failure prediction of the test specimen can be predicted earlier, so that the sensor function is a complex rod. It can be seen that it may be useful to react more sensitively than the carbon fiber rod in the interior. That is, the present invention can be a more advantageous method for ensuring the safety of the structure. In addition, the sensitivity of the failure prediction can be adjusted by appropriately adjusting the finely pulverized carbon fiber and coke powder of the rib material.

도 6에서 점선은 실험에 사용된 시험체의 하중-처짐의관계, 이점쇄선은 미세하게 분쇄한 탄소섬유와 코크스 분말 리브 재료의 전기저항-처짐의 관계, 실선은 탄소섬유 로드의 전기저항-처짐의 관계를 나타낸 것이다.In Fig. 6, the dotted line indicates the load-deflection relationship of the test specimen used in the experiment, and the dashed line indicates the electric resistance-deflection relationship between the finely ground carbon fiber and the coke powder rib material, and the solid line indicates the electric resistance-deflection of the carbon fiber rod. The relationship is shown.

본 발명은 구조물이 완전히 파괴되는 것을 파괴되기 훨씬 전에 미리 예측 또는 예지토록 함으로써 인명피해와 재산손실(재해)의 사전 예방, 신속한 보수보강대 책의 조속추진에 따른 경제부담의 최소화, 구조물의 안전성 극대화, 사용재료 자체의 센서기능 부여에 의한 경제적이며 효율적인 센서기능 확보 등이 가능하게 되어, 연속섬유 로드로 보강된 콘크리트 구조물의 효과적이며 효율적인 유지관리 활용에 크게 기여할 수 있다.The present invention prevents human damage and property loss (disaster) by proactively predicting or predicting the structure completely before it is destroyed, minimizing the economic burden due to the rapid promotion of the remedial measures, maximizing the safety of the structure, It is possible to secure economical and efficient sensor function by applying sensor function of the material used itself, and can greatly contribute to effective and efficient maintenance utilization of concrete structure reinforced with continuous fiber rod.

Claims (7)

유리섬유 또는 유리섬유와 탄소섬유로 이루어진 콘크리트 보강용 로드의 표면에 결합제에 의해서 코팅 적용되는 전기 전도성 리브 재료로서, 미세하게 분쇄한 탄소섬유 3 내지 5중량%와 코크스 분말 95 내지 97중량%를 포함하는 전기 전도성 리브 재료.An electrically conductive rib material coated by a binder on a surface of a glass fiber or a concrete reinforcing rod made of glass fiber and carbon fiber, comprising 3 to 5% by weight of finely ground carbon fiber and 95 to 97% by weight coke powder Electrically conductive rib material. 제 1항에 있어서, 미세하게 분쇄한 탄소섬유의 양이 4중량%이며, 코크스 분말의 양이 96중량%임을 특징으로 하는 전기 전도성 리브 재료.The electrically conductive rib material according to claim 1, wherein the amount of finely ground carbon fibers is 4% by weight and the amount of coke powder is 96% by weight. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 결합제가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 불소수지인 것을 특징으로 하는 전기 전도성 리브 재료.The electrically conductive rib material according to claim 1 or 2, wherein the binder is an epoxy resin, an acrylic resin, or a fluororesin. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전기 전도성 리브 재료가 결합제에 의해서 콘크리트 보강근의 표면에 코팅되어, 콘크리트의 변형 시 전기 전도성이 변화되어 콘크리트 변형에 대한 센서로서 작용함을 특징으로 하는 전기 전도성 리브 재료.The electrically conductive rib according to claim 1 or 2, wherein the electrically conductive rib material is coated on the surface of the concrete reinforcement by a binder so that the electrical conductivity is changed when the concrete is deformed to act as a sensor for the deformation of the concrete. material. 제 1항 또는 제 2항에 따른 전기 전도성 리브 재료가 결합제에 의해서 표면에 코팅되어 있는 리브를 포함한 콘크리트 보강용 로드.A rod for reinforcement of concrete comprising a rib in which the electrically conductive rib material according to claim 1 is coated on the surface by a binder. 제 5항에 있어서, 결합제가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 불소수지인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 로드.The concrete reinforcing rod according to claim 5, wherein the binder is an epoxy resin, an acrylic resin, or a fluororesin. 제 5항에 따른 콘크리트 보강용 로드에 의해서 보강된 콘크리트 구조물.Concrete structure reinforced by a rod for reinforcing concrete according to claim 5.
KR1020060076826A 2006-08-14 2006-08-14 Rib materials for use in concrete reinforcing rod KR100811802B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060076826A KR100811802B1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Rib materials for use in concrete reinforcing rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060076826A KR100811802B1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Rib materials for use in concrete reinforcing rod

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080015299A KR20080015299A (en) 2008-02-19
KR100811802B1 true KR100811802B1 (en) 2008-03-10

Family

ID=39383875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060076826A KR100811802B1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Rib materials for use in concrete reinforcing rod

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100811802B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110173078A (en) * 2019-06-18 2019-08-27 中复碳芯电缆科技有限公司 A kind of building field intelligent composite reinforcing rib

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5316898A (en) 1974-05-10 1978-02-16 Masami Katano Cement conductor
JPS6212644A (en) 1985-07-05 1987-01-21 山陽国策パルプ株式会社 Earth resistance reducer
JPH01234347A (en) * 1988-03-14 1989-09-19 Osaka Gas Co Ltd Electrically conductive structure
KR960022335A (en) * 1994-12-29 1996-07-18 김만제 Manufacturing method of high density carbon fiber reinforced carbon composite material
KR20000000966A (en) * 1998-06-05 2000-01-15 노영민 Conductive composite
KR20030073649A (en) * 2002-03-12 2003-09-19 영진콘크리트(주) Polymer cement composition for preventing corrosion and coating method using it

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5316898A (en) 1974-05-10 1978-02-16 Masami Katano Cement conductor
JPS6212644A (en) 1985-07-05 1987-01-21 山陽国策パルプ株式会社 Earth resistance reducer
JPH01234347A (en) * 1988-03-14 1989-09-19 Osaka Gas Co Ltd Electrically conductive structure
KR960022335A (en) * 1994-12-29 1996-07-18 김만제 Manufacturing method of high density carbon fiber reinforced carbon composite material
KR20000000966A (en) * 1998-06-05 2000-01-15 노영민 Conductive composite
KR20030073649A (en) * 2002-03-12 2003-09-19 영진콘크리트(주) Polymer cement composition for preventing corrosion and coating method using it

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080015299A (en) 2008-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dong et al. Piezoresistive properties of cement-based sensors: Review and perspective
Yıldırım et al. Piezoresistive behavior of CF-and CNT-based reinforced concrete beams subjected to static flexural loading: Shear failure investigation
Yoo et al. Self-sensing capability of ultra-high-performance concrete containing steel fibers and carbon nanotubes under tension
Al-Dahawi et al. Assessment of self-sensing capability of Engineered Cementitious Composites within the elastic and plastic ranges of cyclic flexural loading
Naeem et al. Flexural stress and crack sensing capabilities of MWNT/cement composites
Muto et al. Hybrid composites with self-diagnosing function for preventing fatal fracture
Liu et al. Strain monitoring for a bending concrete beam by using piezoresistive cement-based sensors
Han et al. Electrode design, measuring method and data acquisition system of carbon fiber cement paste piezoresistive sensors
US11891335B2 (en) Multi-functional cementitious materials with ultra-high damage tolerance and self-sensing ability
Wen et al. Piezoresistivity in continuous carbon fiber cement-matrix composite
Dong et al. Structural response monitoring of concrete beam under flexural loading using smart carbon black/cement-based sensors
KR101610710B1 (en) Self-detecting method for crack and damage with self-detecting hybrid fiber reinforced cement composite and self detecting system thereof
Wang et al. Structural performance of reinforced concrete beams with 3D printed cement-based sensor embedded and self-sensing cementitious composites
Demircilioğlu et al. Characterization of smart brass fiber reinforced concrete under various loading conditions
Hussain et al. Study on self-monitoring of multiple cracked concrete beams with multiphase conductive materials subjected to bending
Le et al. Detecting crack and damage location in self-sensing fiber reinforced cementitious composites
Han et al. Sensing performance of engineered cementitious composites in different application forms
Joshi et al. Effects of fiber dosage, loading orientation and stress on frequency response of enhanced Carbon Nano-Fiber Aggregates
Liu et al. Resistivity signature of graphene-based fiber-reinforced composite subjected to mechanical loading
Qiu et al. Self-sensing GFRP-reinforced concrete beams containing carbon nanotube-nano carbon black composite fillers
Vlachakis et al. Investigation of the compressive self-sensing response of filler-free metakaolin geopolymer binders and coatings
Li et al. Mechanical performance of concrete strengthened by modified epoxy resin bonded CFRP
Muto et al. Materials design of CFGFRP-reinforced concretes with diagnosing function for preventing fatal fracture
Lee et al. Structural and functional properties of fiber reinforced concrete composites for construction applications
Zhang et al. Monitoring of compression and bending process of reactive powder concrete using MWCNTs/PDMS composite sensors

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
LAPS Lapse due to unpaid annual fee