이 연구에서는 ASTM C 1609을 따라서 비정질 강섬유보강콘크리트의 휨실험을 수행하였고, 이를 바탕으로 휨성능을 평가하였다. 비정질 강섬유는 기존의 일반 강섬유와 달리 얇은 두께, 거친 표면의 특성을 가지고 있다. 주요한 실험변수는 섬유 종류(비정질 강섬유, 일반 강섬유), 섬유 혼입률(0.25, 0.50, 0.75%) 그리고 콘크리트 압축강도(27, 50 MPa)이다. 실험 결과에 근거하여 비정질 강섬유와 일반 강섬유보강콘크리트의 휨강도와 휨인성을 분석하였고, 그 결과 일반 강섬유보강콘크리트의 경우 주로 휨인성이 증가하였으나 비정질 강섬유보강콘크리트의 경우 휨강도와 인성을 모두 증가하는 것으로 나타났다.
이 연구에서는 ASTM C 1609을 따라서 비정질 강섬유보강콘크리트의 휨실험을 수행하였고, 이를 바탕으로 휨성능을 평가하였다. 비정질 강섬유는 기존의 일반 강섬유와 달리 얇은 두께, 거친 표면의 특성을 가지고 있다. 주요한 실험변수는 섬유 종류(비정질 강섬유, 일반 강섬유), 섬유 혼입률(0.25, 0.50, 0.75%) 그리고 콘크리트 압축강도(27, 50 MPa)이다. 실험 결과에 근거하여 비정질 강섬유와 일반 강섬유보강콘크리트의 휨강도와 휨인성을 분석하였고, 그 결과 일반 강섬유보강콘크리트의 경우 주로 휨인성이 증가하였으나 비정질 강섬유보강콘크리트의 경우 휨강도와 인성을 모두 증가하는 것으로 나타났다.
In this study, the flexural test of amorphous steel fiber-reinforced concrete was performed according to ASTM C 1609 to investigate its flexural performances. The amorphous steel fibers have different configurations from conventional steel fibers : thinner sections and coarser surfaces. Primary test...
In this study, the flexural test of amorphous steel fiber-reinforced concrete was performed according to ASTM C 1609 to investigate its flexural performances. The amorphous steel fibers have different configurations from conventional steel fibers : thinner sections and coarser surfaces. Primary test parameters are fiber type (amorphous and conventional steel fibers), concrete compressive strength (27 and 50 MPa), and fiber volume fraction (0.25, 0.50, and 0.75%). Based on the test results, flexural strength and flexural toughness of the amorphous and conventional steel fiber-reinforced concrete were investigated. The results showed that the addition of the amorphous steel fibers into concrete could enhance both flexural strength and toughness while the addition of the conventional steel fibers into concrete was mainly effective to increase the flexural toughness.
In this study, the flexural test of amorphous steel fiber-reinforced concrete was performed according to ASTM C 1609 to investigate its flexural performances. The amorphous steel fibers have different configurations from conventional steel fibers : thinner sections and coarser surfaces. Primary test parameters are fiber type (amorphous and conventional steel fibers), concrete compressive strength (27 and 50 MPa), and fiber volume fraction (0.25, 0.50, and 0.75%). Based on the test results, flexural strength and flexural toughness of the amorphous and conventional steel fiber-reinforced concrete were investigated. The results showed that the addition of the amorphous steel fibers into concrete could enhance both flexural strength and toughness while the addition of the conventional steel fibers into concrete was mainly effective to increase the flexural toughness.
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문제 정의
이 연구에서는 비정질 강섬유 콘크리트의 휨거동 특성을 규명하기 위하여 ASTM 표준을 따라서 휨실험을 수행하였다. 일반 강섬유에 대하여 비교실험을 수행하였으며, 섬유 혼입률 및 콘크리트 압축강도에 따라서 휨거동 특성을 비교하였다.
이 연구에서는 비정질 강섬유보강콘크리트의 휨 성능을 평가하기 위하여, ASTM C 1609 표준에 따라서 100 ×100 × 400 mm의 직육면체 형태의 실험체를 제작하여 휨 실험을 수행하였다.
제안 방법
3과 같이 원형단면을 가진 강재 롤러 위에 실험체를 설치하여 만능실험기(UTM)로 4점 가력 하였다. 0.05 mm/min의 가력속도로 변위제어 방식으로 가력 하였으며, 시험체 중앙부에 변위계(LVDT) 2개를 장착한 측정 프레임을 설치하여 변위를 측정하였고, 100 kN 성능의 로드셀을 이용하여 하중을 측정하였다.
굵은 골재 최대크기는 표준 휨실험체의 크기를 고려하여 13 mm 로 결정하였다.27) 또한 섬유 혼입시 무보강 콘크리트의 배합보다 슬럼프가 작은 문제점을 막고 타설 작업에서 적절한 워커빌리티를 확보하기 위하여 고성능 감수제를 사용하였다.
개량된 잔골재, 굵은골재, 시멘트를 순서대로 넣고 1분 동안 건비빔하였고, 그 뒤 골재의 혼합이 잘 되었는지 확인한 후 섬유를 투입하고 1분 30초 동안 2차 건비빔을 실시하였다. 2차 건비빔 후에 섬유의 고른 분포를 재확인한 후 물을 넣고 2분 동안 비빔하였고, 마지막으로 비빔 상태 및 배합의 질기를 확인한 후 고성능 감수제를 소량의 물과 함께 투입하였다.
에 따라 결정되었다. 개량된 잔골재, 굵은골재, 시멘트를 순서대로 넣고 1분 동안 건비빔하였고, 그 뒤 골재의 혼합이 잘 되었는지 확인한 후 섬유를 투입하고 1분 30초 동안 2차 건비빔을 실시하였다. 2차 건비빔 후에 섬유의 고른 분포를 재확인한 후 물을 넣고 2분 동안 비빔하였고, 마지막으로 비빔 상태 및 배합의 질기를 확인한 후 고성능 감수제를 소량의 물과 함께 투입하였다.
실험의 주요변수는 섬유종류(비정질 강섬유, 일반 강 섬유)와 섬유 혼입률(0.25, 0.50, 0.75%), 콘크리트 압축강도(27, 50 MPa)이다 (Table 3). 단, 비교목적에서 일반 강 섬유의 섬유혼입율은 0.
이 연구에서는 비정질 강섬유 콘크리트의 휨거동 특성을 규명하기 위하여 ASTM 표준을 따라서 휨실험을 수행하였다. 일반 강섬유에 대하여 비교실험을 수행하였으며, 섬유 혼입률 및 콘크리트 압축강도에 따라서 휨거동 특성을 비교하였다. 이 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
이 실험에서 사용한 콘크리트의 압축강도는 27 MPa와 50 MPa 두 종류이다. 배합에 적용한 시멘트는 Type 1 포 틀랜드 시멘트이고 잔골재는 강모래를 사용하였으며, 구체적인 콘크리트 배합은 Table 1에 제시되어 있다. 굵은 골재 최대크기는 표준 휨실험체의 크기를 고려하여 13 mm 로 결정하였다.
6은 비정질 강섬유보강콘크리트의 섬유 혼입률에따른 휨거동변화를 나타내고 있다. 비교를 위하여 콘크리트 압축강도는 27 MPa로 일정한 실험 결과를 사용하였다.
6은 비정질 강섬유보강콘크리트의 섬유 혼입률에따른 휨거동변화를 나타내고 있다. 비교를 위하여 콘크리트 압축강도는 27 MPa로 일정한 실험 결과를 사용하였다.
75%로 사용하였다. 실험 결과의 신뢰성을 위하여 변수 당 5개의 실험체를 제작하였다.
이 실험에서 사용한 콘크리트의 압축강도는 27 MPa와 50 MPa 두 종류이다. 배합에 적용한 시멘트는 Type 1 포 틀랜드 시멘트이고 잔골재는 강모래를 사용하였으며, 구체적인 콘크리트 배합은 Table 1에 제시되어 있다.
데이터처리
실험 결과를 바탕으로 하여 휨강도와 휨인성지수를 분석하였다. 실험 결과의 오차를 감안하여 최대값 및 최소 값을 제외한 실험 결과를 분석에 사용하였다.
실험 결과를 바탕으로 하여 휨강도와 휨인성지수를 분석하였다. 실험 결과의 오차를 감안하여 최대값 및 최소 값을 제외한 실험 결과를 분석에 사용하였다.
이론/모형
는 실험체의 높이(100 mm)이다. 또한 비정질 강섬유보강콘크리트의 에너지 소산능력을 평가하기 위하여 ASTC C 1609에서 제시하는 휨인성지수를 사용하였다. 휨인성지수는 실험에서 얻은 하중-처짐 곡선에서 지간거리 1/150, 처짐 Lc / 150까지의 면적으로 정의된다.
이 연구에서는 비정질 강섬유의 휨 특성을 파악하기 위하여, ASTM C160926) 표준실험방법에 따라서 휨실험을 수행하였고 실험 결과에 근거하여 휨강도와 휨인성지 수를 분석하였다.
콘크리트의 비빔시 강제식 믹서기가 사용되었으며, 비빔방법과 비빔시간은 콘크리트 표준시방서28)와 KS시험법29)에 따라 결정되었다. 개량된 잔골재, 굵은골재, 시멘트를 순서대로 넣고 1분 동안 건비빔하였고, 그 뒤 골재의 혼합이 잘 되었는지 확인한 후 섬유를 투입하고 1분 30초 동안 2차 건비빔을 실시하였다.
성능/효과
Fig. 8(b)에서 일반 강섬유 및 비정질 강섬유보강콘크리트 모두 휨인성지수가 크게 증가한 결과(대략 400-750%)를 보여 주고 있는데, 특히 비정질 강섬유의 경우 섬유 혼입률에 따라서 휨 인성지수가 증가하는 경향이 뚜렷하다. 실험체 별로 휨강도와 휨인성지수의 산정 결과는 Table 4에 자세히 제시되어 있다.
비정질 강섬유보강콘크리트의 경우 섬유 혼입률이 증가함에 비례하여 강도 및 잔류강도가 증가하였다. 0.75%섬부피비의 경우 무보강콘크리트에 비하여 휨강도와 휨 인성지수는 각각 50%, 770%로 크게 증가하였다. Fig.
1) 비정질 강섬유는 최대강도 이후 잔류강도가 비교적 급격하게 감소하였으나, 일반 강섬유는 최대강도 이후 잔류강도가 지속되었다.
2) 휨강도를 비교하면, 비정질 강섬유보강콘크리트는 무보강콘크리트에 비하여 혼입률 증가에 비례하여 최대 1.5배까지 휨강도가 증가하였다(0.75% 섬유 혼입률). 반면 일반 강섬유보강콘크리트는 혼입률 증가에 관계없이 휨강도 증가에 기여하지 못하였다.
3) 휨인성지수를 비교하면, 27 MPa 콘크리트의 경우 비정질 강섬유보강콘크리트는 혼입률에 따라서 최대 8.7배 (27.9 J)까지 향상되었으며, 일반 강섬유 보강콘크리트의 경우 6.3배 (20.1 J) 까지 향상되었다. 비정질 강섬유는 균열 발생 이후 비교적 취성적인 휨 인장거동을 보이지만, ASTM에서 정의하는 휨인성지수 측면에서 일반강섬유에 동등 이상의 성능을 발휘하였다.
5는 섬유종류에 따른 하중-처짐 관계를 보여주고 있다. 무보강 콘크리트와 일반 강섬유보강콘크리트(0.75%부피비)는 균열이 발생하는 순간 최대강도에 도달하였으며, 비정질 강섬유보강콘크리트(0.75% 부피비)는 균열발생 이후에 하중이 계속 증가한 후에 최대강도에 도달하였다.
무보강 콘크리트는 최대강도에 도달한 이후 급격히 강도가 저감되었으나 일반 강섬유보강콘크리트는 무보강 콘크리트에 비하여 최대강도는 증가하지 않으며 잔류강도가 지속되는 특징을 보여 주고 있다. 반면 비정질 강섬유보강콘크리트는 최대강도 자체가 대략 30% 정도 향상되었으며 1 mm 처짐 이후에 잔류강도가 비교적 급격히 저감되었다. 이는 두 섬유의 파괴 메커니즘의 차이를 나타내는데, 일반 강섬유의 경우 최대부착강도 이후에 개별 섬유가 뽑히면서 에너지를 소산하는 반면, 비정질 강 섬유의 경우 섬유의 개별 부착력이 우수하여 최대부착강도 이전에 섬유뽑힘 대신에 섬유가 파단되는 파괴 양상을 보여준다.
1 J) 까지 향상되었다. 비정질 강섬유는 균열 발생 이후 비교적 취성적인 휨 인장거동을 보이지만, ASTM에서 정의하는 휨인성지수 측면에서 일반강섬유에 동등 이상의 성능을 발휘하였다.
후속연구
반면 일반 강섬유보강콘크리트는 혼입률 증가에 관계없이 휨강도 증가에 기여하지 못하였다. 그러나 이 실험은 제한된 변수범위에서 수행되었으므로 일반 강섬유의 휨성능에 대한 효과를 일반적으로 규명하기 위해서는 추가 실험 또는 선행 연구 결과에 근거하여 심층적인 연구가 필요하다.
2는 섬유 표면에 대한 SEM(Scanning electron microscopy)사진으로서, 일반 강섬유는 매끈한 표면을 가짐에 반해 비정질 강섬유는 거친 표면을 가지고 있다. 이런 비정질 강섬유의 거친 표면은 콘크리트 표면과 섬유의 부착력을 증가시키는 효과가 있어 일반 강섬유에 비하여 우수한 부착 성능을 발휘할 것으로 기대된다. 또한 두께가 29 µm로 매우 얇으므로 콘크리트와 배합시 잘 휘고분산력이 우수하여 섬유볼 현상을 개선하는 것으로 나타났다30).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비정질 강섬유의 장점은 무엇인가?
이들 섬유는 기존의 강섬유에 비하여 섬유의 두께가 매우 가늘며 콘크리트 균열단면에서 가교작용을 통하여 콘크리트 균열 진전을 억제하고 균열폭을 감소시키는 것으로 알려져 있다.21,22) 또한 최근에 개발된 비정질 강섬유는 콘크리트와의 부착력이 우수하여 균열 제어에 효율적이며, 일반 강섬유와 혼합하여 사용하였을 경우 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다.23)
섬유보강콘크리트가 사용되는 이유는 무엇인가?
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용 되고 있다.1-8) 1960년대부터 강섬유가 개발되어 1971년 미국 Ohio주의 트럭터미널에 최초로 시공되었고, 그 이후에 계속해서 공항도로 포장공사,9) 공업 바닥공사,10) 교면 포장공사11) 등 건축·토목 분야에서 널리 사용되고 있다.
섬유보강콘크리트는 어디에 사용되고 있는가?
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용 되고 있다.1-8) 1960년대부터 강섬유가 개발되어 1971년 미국 Ohio주의 트럭터미널에 최초로 시공되었고, 그 이후에 계속해서 공항도로 포장공사,9) 공업 바닥공사,10) 교면 포장공사11) 등 건축·토목 분야에서 널리 사용되고 있다.
Mehta, P. K. and Monteiro, P. J., "Concrete: Microstructure, Properties and Materials," Third Edition, Mc Graw-Hill, Inc., New York, 2006, pp. 502-522.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Banthia, N. and Sappakittipakorn, M., "Toughness Enhancement in the Steel Fiber Reinforced Concrete through Fibers Hybridization," Cementand Concrete Research, Vol. 37, 2007, pp. 1366-1372.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Ellouze, A., Ouezdou, M. B., and Karray, M. A., "Experimental Study of Steel Fiber Concrete Slabs Part I: Behavior under Uniformly Distributed Loads," International Journal of Concrete Structures and Materials, Vol. 4, No. 2, 2010, pp. 113-118.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Higashiyama, H., Ota, A., and Mizukoshi, M., "Design Equation for Uunching Shear Capacity of SFRC Slabs," International Journal of Concrete Structures and Materials, Vol. 5, No. 1, 2011, pp. 35-42.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Won, J. P., Hong, B. T., Choi, T. J., Lee, S. J., and Kang, J. W., "Flexural Behaviour of Amorphous Micro- Steel Fibre-Reinforced Cement Composites," Composite Structures, Vol. 94, 2012, pp. 1443-1449.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Balaguru, P. N., Ouyang, C., and Shah, S. P., "Fiber Matrix Interaction in Microfiber-Reinforced Mortar," Adv Cem Based Mater, Vol. 2, No. 2, 1995, pp. 53-61.
콘크리트 재료의 취성적 인장 거동을 개선하고 에너지 소산능력을 향상시키기 위하여 섬유보강콘크리트가 사용되고 있다.1-8)
Lankard, D. R. and Schrader, E. K., "Inspection and Analysis of Curl in Steel Fiber-Reinforced Concrete Airfield Pavements," Bekaert Corp., Marietta, GA, 1983, pp. 230.
1960년대부터 강섬유가 개발되어 1971년 미국 Ohio주의 트럭터미널에 최초로 시공되었고, 그 이후에 계속해서 공항도로 포장공사,9) 공업 바닥공사,10) 교면 포장공사11) 등 건축·토목 분야에서 널리 사용되고 있다.
Scharader, E. K., "Fiber-Reinforced Concrete Pavements and Slabs -a State-of-the-Art Report," in Steel Fiber Concrete, Elsevier, NewYork, 1986, pp. 109-131.
1960년대부터 강섬유가 개발되어 1971년 미국 Ohio주의 트럭터미널에 최초로 시공되었고, 그 이후에 계속해서 공항도로 포장공사,9) 공업 바닥공사,10) 교면 포장공사11) 등 건축·토목 분야에서 널리 사용되고 있다.
Naaman, A. E., "Toughness, Ductility, Surface Energy and Deflection-Hardening FRC Composites," in Proceedings of the JCI International Workshop on Ductile Fiber- Reinforced Cementitious Composites (DRFCC)-Application and Evaluation (DFRCC-2002)," Journal of JCI, Oct. 2002, pp. 33-57.
Naaman12)의 연구에 의하면 강섬유보강콘크리트는 무근 콘크리트에 비하여 인장강도 및 휨강도, 휨인성, 내충격성, 파괴에너지가 우수하며, 이러한 인장성능의 개선 정도는 섬유의 직경(df)과 길이(Lf)의 비율인 형상비(Lf/df) 와 섬유 혼입률(Vf), 섬유의 부착력(τ)에 큰 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 따라서 이러한 재료변수 설계를 통하여 휨강도 및 휨인성, 에너지 흡수능력을 크게 향상시킬수 있으며,13-16) 또한 구조물에 발생하는 균열을 제어할수 있다.17,18)
Bencardino, F., Rizzuti, L., Spadea, G., and Swamy, R. N., "Implications of Test Methodology on Post-Cracking and Fracture Behaviour of Steel Fibre Reinfored Concrete," Composites: Part B, Vol. 46, 2013, pp. 31- 38. (doi: http://dx.doi.org/10.1016j.compositesb.2012.10.016)
따라서 이러한 재료변수 설계를 통하여 휨강도 및 휨인성, 에너지 흡수능력을 크게 향상시킬수 있으며,13-16) 또한 구조물에 발생하는 균열을 제어할수 있다.17,18)
Yao, W., Li, J., and Wu, K., "Mechanical Properties of Hybrid Fiber-Reinforced Concrete at Low Volume Fraction," Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 1, 2003, pp. 27-30.
따라서 이러한 재료변수 설계를 통하여 휨강도 및 휨인성, 에너지 흡수능력을 크게 향상시킬수 있으며,13-16) 또한 구조물에 발생하는 균열을 제어할수 있다.17,18)
Balaguru, P., Narahari, R., and Patel, M., "Flexural Toughness of Steel Fiber Reinforced Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 89, No. 6, 1992, pp. 541-546.
따라서 이러한 재료변수 설계를 통하여 휨강도 및 휨인성, 에너지 흡수능력을 크게 향상시킬수 있으며,13-16) 또한 구조물에 발생하는 균열을 제어할수 있다.17,18)
Ahmed, S. F. U. and Maalej, M., "Tensile Strain Hardening Behaviour of Hybrid Steel-Polyethylene Fiber Reinforced Cementitious Composites," Construction and Building Materials, Vol. 23, No. 1, 2009, pp. 96-106.
그러나 섬유 혼입률 0.75% 이상의 다량의 강섬유를 콘크리트에 투입시 강섬유의 높은 강성으로 인해 섬유끼리 뭉치는 섬유볼 현상(fiber balling)이 발생할수 있으며,19) 이러한 현상은 콘크리트의 시공성을 저하시키고 재료의 성능을 예기치 않게 저하시키는 문제점으로 지적되고 있다.20)
Lee, H. H. and Lee, H. J., "Characteristic Strength and Deformation of SFRC Considering Steel Fiber Factor and Volume Fraction," Journal of Korea Concrete Institute, Vol. 16, No. 6, 2004, pp. 759-766.
그러나 섬유 혼입률 0.75% 이상의 다량의 강섬유를 콘크리트에 투입시 강섬유의 높은 강성으로 인해 섬유끼리 뭉치는 섬유볼 현상(fiber balling)이 발생할수 있으며,19) 이러한 현상은 콘크리트의 시공성을 저하시키고 재료의 성능을 예기치 않게 저하시키는 문제점으로 지적되고 있다.20)
Soroushian, P., Mirza, F., and Alhozajiny, A., "Plastic Shrinkage Cracking of Polypropylene Fiber Reinforced Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 92, No. 5, 1993, pp. 553-560. (doi: http://dx.doi.org/10.14359/894)
이들 섬유는 기존의 강섬유에 비하여 섬유의 두께가 매우 가늘며 콘크리트 균열단면에서 가교작용을 통하여 콘크리트 균열 진전을 억제하고 균열폭을 감소시키는 것으로 알려져 있다.21,22)
Song, P. S., Hwang, S., and Sheu, B. C., "Strength Properties of Nylon-and Polypropylene-Fiber-Reinorced Concretes," Cement and Concrete Research, Vol. 35, No. 8, 2005, pp. 1546-1550. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/ j.cemconres.2004.06.033)
이들 섬유는 기존의 강섬유에 비하여 섬유의 두께가 매우 가늘며 콘크리트 균열단면에서 가교작용을 통하여 콘크리트 균열 진전을 억제하고 균열폭을 감소시키는 것으로 알려져 있다.21,22)
Hameed, R., Turatsinze, A., Duprat, F., and Sellier, A., "Study on the Flexural Properties of Metallic-Hybrid- Fibre-Reinforced Concrete," Maejo Int. J. Sci. Techmol. Vol. 4, No. 2, 2010, pp. 169-184.
또한 최근에 개발된 비정질 강섬유는 콘크리트와의 부착력이 우수하여 균열 제어에 효율적이며, 일반 강섬유와 혼합하여 사용하였을 경우 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다.23)
Choi, O. C., Choi, K.-K., Choi, H. J., and Hwang, Y. J., "A Prediction Model of Shrinkage Cracking of Steel Fiber Reinforced Concrete," Journal of Architectural Institute of Korea Structure&Construction, Vol. 29, No. 6, 2012, pp. 59-66.
선행연구에24) 의하면, 비정질 강섬유는 일반 강섬유와 달리 분자의 결정 구조에서 방향성에 따른 강도 차이가 거의 없고 인장강도 및 휨강도가 우수하여 콘크리트의 취성적 인장파괴와 건조수축에 의한 미세균열을 효과적으로 방지할 수 있으며, 섬유 혼입율에 따라 콘크리트의 휨거동이 매우 뚜렷하게 향상되는 것을 보여주었다.25)
이 연구에서 사용한 일반 강섬유는 지름 0.5 mm(d), 길이 30 mm(L)로 형상비(L/d)는 60이며, 비정질 강섬유는 두께가 29 µm (t), 길이 30 mm 이며 등가형상비24)가 123의 특징을 가지고 있다(Table 2).
Hameed, R., Turatsinze, A., Duprat, F., and Sellier, A., "Effect of Fiber Aspect Ratio on the Flexural Properties," Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 4, No. 5, 2009, pp. 68-72.
선행연구에24) 의하면, 비정질 강섬유는 일반 강섬유와 달리 분자의 결정 구조에서 방향성에 따른 강도 차이가 거의 없고 인장강도 및 휨강도가 우수하여 콘크리트의 취성적 인장파괴와 건조수축에 의한 미세균열을 효과적으로 방지할 수 있으며, 섬유 혼입율에 따라 콘크리트의 휨거동이 매우 뚜렷하게 향상되는 것을 보여주었다.25)
ASTM C 1609, "Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam with Three-Point Loading)," American Society for Testing and Materials (ASTM), 2007.
이 연구에서는 비정질 강섬유의 휨 특성을 파악하기 위하여, ASTM C160926) 표준실험방법에 따라서 휨실험을 수행하였고 실험 결과에 근거하여 휨강도와 휨인성지 수를 분석하였다.
Lee, J. H., Park, H. S., Cho, H. W., Kang, S. T., Kim, D. J., and Kim, J. J. "Effect of Fine Aggregate Size and Sand Percentage on Flexural Characteristics of SFRC," Proceedings of the Korea Concrete Institute, Vol. 23, No. 2, 2011, pp. 431-432.
또한 두께가 29 µm로 매우 얇으므로 콘크리트와 배합시 잘 휘고분산력이 우수하여 섬유볼 현상을 개선하는 것으로 나타났다30).
이는 두 섬유의 파괴 메커니즘의 차이를 나타내는데, 일반 강섬유의 경우 최대부착강도 이후에 개별 섬유가 뽑히면서 에너지를 소산하는 반면, 비정질 강 섬유의 경우 섬유의 개별 부착력이 우수하여 최대부착강도 이전에 섬유뽑힘 대신에 섬유가 파단되는 파괴 양상을 보여준다.30)
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