국문초록 마이크로 강섬유 보강 콘크리트의 건조수축 균열 특성 평가 建 築 學 科 崔夏鎭 指 導 敎 授 崔完喆 콘크리트의 구조의 건물에서 균열은 내구성 및 강도발현에 큰 영향을 미친다. 특히, 타설 후 공기와 접촉하는 외기면의 건조로 인하여 발생하는 건조수축균열은 콘크리트의 강도를 저하시키고 재령에 따라 균열폭이 증가하여 최종적으로 구조결함을 발생시킨다. 이러한 콘크리트의 건조수축균열을 제어하기 위하여 콘크리트에 섬유를 혼입한 섬유 보강 콘크리트의 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 건조 수축균열을 제어하기 위한 방안으로 새롭게 개발된 마이크로 ...
국문초록 마이크로 강섬유 보강 콘크리트의 건조수축 균열 특성 평가 建 築 學 科 崔夏鎭 指 導 敎 授 崔完喆 콘크리트의 구조의 건물에서 균열은 내구성 및 강도발현에 큰 영향을 미친다. 특히, 타설 후 공기와 접촉하는 외기면의 건조로 인하여 발생하는 건조수축균열은 콘크리트의 강도를 저하시키고 재령에 따라 균열폭이 증가하여 최종적으로 구조결함을 발생시킨다. 이러한 콘크리트의 건조수축균열을 제어하기 위하여 콘크리트에 섬유를 혼입한 섬유 보강 콘크리트의 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 건조 수축균열을 제어하기 위한 방안으로 새롭게 개발된 마이크로 강섬유를 사용하여 균열제어에서 보강 성능을 평가하고, 이론적 분석을 통하여 마이크로 강섬유를 사용하였을 때의 건조수축균열 제어 효과를 제시하고자 하였다. 마이크로 강섬유 보강 콘크리트의 기본적인 재료성능을 파악하기 위하여 압축강도, 탄성계수 측정, 휨강도 실험이 수행되었고 건조수축 균열을 평가하기 위해 섬유 혼입율 0.2% 보강 콘크리트의 링형 구속 건조수축실험과 자유건조 수축실험을 수행하였다. 실험을 기반으로 한 균열발생 시점 예측 모델을 제안하였으며 이론적 응력 제안식을 유한요소 프로그램을 활용하여 검증하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 1) 마이크로 감섬유 보강 콘크리트의 재료실험 결과, 압축강도와 탄성계수는 무근 콘크리트와 큰 차이가 없었으나 휨강도는 소폭 증가하여 콘크리트의 인장력이 개선됨을 알 수 있었다. 2) 자유건조수축 실험 결과, 콘크리트의 건조량의 순서는 균열발생시점과 일치하여 건조량이 구속된 조건에서 콘크리트 내부에 균열을 발생시키는 인장응력으로 작용한다는 것을 알 수 있었다. 3) 구속건조수축 실험 결과, 30mm 마이크로 강섬유 보강 콘크리트는 무근, 일반 강섬유, PP섬유 보강 콘크리트에 비하여 재령에 따른 균열폭의 증가가 확연히 감소하여 균열제어 성능이 개선됨을 알 수 있었다. 15mm 마이크로 강섬유는 일반 강섬유와 유사한 성능을 나타내었다. 따라서 섬유의 길이가 더 긴 30mm 마이크로 강섬유가 더 건조수축균열제어에 더 효과적임을 알 수 있었다. 4) 링형 구속 건조수축실험의 역학적 분석을 통하여 콘크리트 내부에 발생하는 균열유발 인장응력을 이론적으로 제안하고 검토한 결과, 균열발생 예측시점을 기존식과 유사하거나 보다 정확하게 예측할 수 있었다. 또한 유한요소 프로그램을 이용하여 제안식의 정확도를 확보할 수 있었다.
국문초록 마이크로 강섬유 보강 콘크리트의 건조수축 균열 특성 평가 建 築 學 科 崔夏鎭 指 導 敎 授 崔完喆 콘크리트의 구조의 건물에서 균열은 내구성 및 강도발현에 큰 영향을 미친다. 특히, 타설 후 공기와 접촉하는 외기면의 건조로 인하여 발생하는 건조수축균열은 콘크리트의 강도를 저하시키고 재령에 따라 균열폭이 증가하여 최종적으로 구조결함을 발생시킨다. 이러한 콘크리트의 건조수축균열을 제어하기 위하여 콘크리트에 섬유를 혼입한 섬유 보강 콘크리트의 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 건조 수축균열을 제어하기 위한 방안으로 새롭게 개발된 마이크로 강섬유를 사용하여 균열제어에서 보강 성능을 평가하고, 이론적 분석을 통하여 마이크로 강섬유를 사용하였을 때의 건조수축균열 제어 효과를 제시하고자 하였다. 마이크로 강섬유 보강 콘크리트의 기본적인 재료성능을 파악하기 위하여 압축강도, 탄성계수 측정, 휨강도 실험이 수행되었고 건조수축 균열을 평가하기 위해 섬유 혼입율 0.2% 보강 콘크리트의 링형 구속 건조수축실험과 자유건조 수축실험을 수행하였다. 실험을 기반으로 한 균열발생 시점 예측 모델을 제안하였으며 이론적 응력 제안식을 유한요소 프로그램을 활용하여 검증하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 1) 마이크로 감섬유 보강 콘크리트의 재료실험 결과, 압축강도와 탄성계수는 무근 콘크리트와 큰 차이가 없었으나 휨강도는 소폭 증가하여 콘크리트의 인장력이 개선됨을 알 수 있었다. 2) 자유건조수축 실험 결과, 콘크리트의 건조량의 순서는 균열발생시점과 일치하여 건조량이 구속된 조건에서 콘크리트 내부에 균열을 발생시키는 인장응력으로 작용한다는 것을 알 수 있었다. 3) 구속건조수축 실험 결과, 30mm 마이크로 강섬유 보강 콘크리트는 무근, 일반 강섬유, PP섬유 보강 콘크리트에 비하여 재령에 따른 균열폭의 증가가 확연히 감소하여 균열제어 성능이 개선됨을 알 수 있었다. 15mm 마이크로 강섬유는 일반 강섬유와 유사한 성능을 나타내었다. 따라서 섬유의 길이가 더 긴 30mm 마이크로 강섬유가 더 건조수축균열제어에 더 효과적임을 알 수 있었다. 4) 링형 구속 건조수축실험의 역학적 분석을 통하여 콘크리트 내부에 발생하는 균열유발 인장응력을 이론적으로 제안하고 검토한 결과, 균열발생 예측시점을 기존식과 유사하거나 보다 정확하게 예측할 수 있었다. 또한 유한요소 프로그램을 이용하여 제안식의 정확도를 확보할 수 있었다.
ABSTRACT Shrinkage Cracking Characteristics of Micro Steel Fiber Reinforced Concrete CHOI, HAJIN Department of Architecture Graduate School Soongsil University Cracking in concrete structure has a significant influence role in durability and strength properties. Especially, dry shrinkage cracking ca...
ABSTRACT Shrinkage Cracking Characteristics of Micro Steel Fiber Reinforced Concrete CHOI, HAJIN Department of Architecture Graduate School Soongsil University Cracking in concrete structure has a significant influence role in durability and strength properties. Especially, dry shrinkage cracking causes the reduction of concrete strength, increasing crack width, and structural problem. To solve these problems in concrete structure, the use of fiber reinforced concrete has become increased. In this study, newly developed micro steel fibers are used to control dry shrinkage crack in experiments and the characteristics of micro steel fiber reinforced concrete were investigated using theoretical analysis. To evaluate the basic performance of micro steel fiber reinforced concrete, compressive, flexural tests were performed and measured elastic modulus of the concrete. In addition, free and restrained dry shrinkage tests (ring test) were conducted under the condition of fiber volume fraction, 0.2%. The theoretical model of prediction of cracking was suggested using test data and the model was verified by finite element method program, ANSYS workbench. 1) The results of material tests of micro steel fiber reinforced concrete showed that compressive strength and elastic modulus did not change with plain concrete but flexural strength of micro steel fiber reinforce concrete increased. 2) The test results of free dry shrinkage implied that the amount of shrinkage represented the order of cracking time. This means that the concrete shrinkage performs the amount of tensile strength in restrained condition. 3) The results of restrained dry shrinkage concluded that 30mm micro steel fiber showed much better crack control abilities than normal steel fiber and polypropylene fiber. The crack control characteristics of 15mm micro steel fiber were similar with normal steel fiber. Therefore, the longer length fiber, 30mm, was effective to control crack in concrete. 4) The cracking time from experimental data were similar with these suggested by the prediction model of cracking. The model was compared with the existing model and the suggested model represented better result. Furthermore, the accuracy of the model was analyzed by finite element method program, ANSYS workbench.
ABSTRACT Shrinkage Cracking Characteristics of Micro Steel Fiber Reinforced Concrete CHOI, HAJIN Department of Architecture Graduate School Soongsil University Cracking in concrete structure has a significant influence role in durability and strength properties. Especially, dry shrinkage cracking causes the reduction of concrete strength, increasing crack width, and structural problem. To solve these problems in concrete structure, the use of fiber reinforced concrete has become increased. In this study, newly developed micro steel fibers are used to control dry shrinkage crack in experiments and the characteristics of micro steel fiber reinforced concrete were investigated using theoretical analysis. To evaluate the basic performance of micro steel fiber reinforced concrete, compressive, flexural tests were performed and measured elastic modulus of the concrete. In addition, free and restrained dry shrinkage tests (ring test) were conducted under the condition of fiber volume fraction, 0.2%. The theoretical model of prediction of cracking was suggested using test data and the model was verified by finite element method program, ANSYS workbench. 1) The results of material tests of micro steel fiber reinforced concrete showed that compressive strength and elastic modulus did not change with plain concrete but flexural strength of micro steel fiber reinforce concrete increased. 2) The test results of free dry shrinkage implied that the amount of shrinkage represented the order of cracking time. This means that the concrete shrinkage performs the amount of tensile strength in restrained condition. 3) The results of restrained dry shrinkage concluded that 30mm micro steel fiber showed much better crack control abilities than normal steel fiber and polypropylene fiber. The crack control characteristics of 15mm micro steel fiber were similar with normal steel fiber. Therefore, the longer length fiber, 30mm, was effective to control crack in concrete. 4) The cracking time from experimental data were similar with these suggested by the prediction model of cracking. The model was compared with the existing model and the suggested model represented better result. Furthermore, the accuracy of the model was analyzed by finite element method program, ANSYS workbench.
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