이 연구에서는 재활용 플라스틱 섬유 (recycled plastic fibers)로 보강된 콘크리트의 역학적 특성을 파악하고자 하였다. 부피비 0, 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0%의 섬유비를 갖는 재활용 섬유보강 콘크리트의 역학특성 실험결과를 분석하였다. 섬유보강 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 인장강도와 길이변화 특성 실험을 수행하였다. 실험결과는 섬유비가 증가함에 섬유보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수는 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 재활용 섬유보강 콘크리트는 일반콘크리트에 비해 쪼갬인장강도, 휨인장강도, 균열개구변위 및 길이변화에 우수한 특성을 나타낸다. 연구결과는 추후 재활용 플라스틱 섬유보강 콘크리트의 재료 모델을 위한 실제적인 기초실험자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
이 연구에서는 재활용 플라스틱 섬유 (recycled plastic fibers)로 보강된 콘크리트의 역학적 특성을 파악하고자 하였다. 부피비 0, 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0%의 섬유비를 갖는 재활용 섬유보강 콘크리트의 역학특성 실험결과를 분석하였다. 섬유보강 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 인장강도와 길이변화 특성 실험을 수행하였다. 실험결과는 섬유비가 증가함에 섬유보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수는 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 재활용 섬유보강 콘크리트는 일반콘크리트에 비해 쪼갬인장강도, 휨인장강도, 균열개구변위 및 길이변화에 우수한 특성을 나타낸다. 연구결과는 추후 재활용 플라스틱 섬유보강 콘크리트의 재료 모델을 위한 실제적인 기초실험자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
This paper concerns the mechanical properties of recycled plastic fiber-reinforced concrete. It presents experimental research results of recycled fiber-reinforced concrete with fiber volume fractions of 0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2%. Experiments were performed to measure mechanical properties such as co...
This paper concerns the mechanical properties of recycled plastic fiber-reinforced concrete. It presents experimental research results of recycled fiber-reinforced concrete with fiber volume fractions of 0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2%. Experiments were performed to measure mechanical properties such as compressive strength, elastic modulus, tensile strength, and length changes. The results show that both compressive strength and elastic modulus decreased as fiber volume fraction increased. In addition, the experimental results show that recycled fiber-reinforced concrete is in favor of split tensile strength, flexural tensile strength, characteristic regarding crack mouth opening displacement, and length changes. The results of this study can be used to provide realistic information for modeling of mechanical properties in recycled plastic fiber-reinforced concrete in the future.
This paper concerns the mechanical properties of recycled plastic fiber-reinforced concrete. It presents experimental research results of recycled fiber-reinforced concrete with fiber volume fractions of 0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2%. Experiments were performed to measure mechanical properties such as compressive strength, elastic modulus, tensile strength, and length changes. The results show that both compressive strength and elastic modulus decreased as fiber volume fraction increased. In addition, the experimental results show that recycled fiber-reinforced concrete is in favor of split tensile strength, flexural tensile strength, characteristic regarding crack mouth opening displacement, and length changes. The results of this study can be used to provide realistic information for modeling of mechanical properties in recycled plastic fiber-reinforced concrete in the future.
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문제 정의
재활용 플라스틱 섬유는 폐플라스틱을 재활용하여 만든 섬유로서 폐플라스틱의 건설자원 재활용 측면에서 친환경적이다. 따라서, 이 연구에서는 환경친화적인 측면에서 보강섬유로써 PE 재질의 플라스틱 재활용 섬유를 활용한 섬유보강 콘크리트의 특성을 연구였다. PE 재질의 폐플라스틱을 재활용하여 가공한 섬유를 콘크리트에 혼입하여 섬유보강콘크리트를 제조하였다.
건비빔 후 배합수, 고성능 감수제 등의 액상 재료를 투입한다. 믹서내부의 재료들이 배합수와 충분히 믹싱되어 재료 유동이 확보되었는지를 확인한다. 1차 믹싱을 완료하고 재활용 섬유를 투입한다.
재활용 섬유보강콘크리트의 인장거동 특성을 파악하기 위하여 쪼갬인장강도실험을 수행하였다(Fig. 6). 쪼갬인장강도 시편은 100(지름)×200(높이)mm인 원주형 공시체를 이용하였다.
제안 방법
이후, Fig. 14(b)와 같이 항온항습 조건에서 재활용 섬유보강 콘크리트의 시간에 따른 변형률 변화를 측정하였다.
따라서, 이 연구에서는 환경친화적인 측면에서 보강섬유로써 PE 재질의 플라스틱 재활용 섬유를 활용한 섬유보강 콘크리트의 특성을 연구였다. PE 재질의 폐플라스틱을 재활용하여 가공한 섬유를 콘크리트에 혼입하여 섬유보강콘크리트를 제조하였다. 재활용 섬유 보강 콘크리트는 섬유량을 0~2%를 포함하였다.
먼저, 시멘트, 굵은 골재 및 잔골재를 섞어 건비빔을 실시한다. 건비빔 후 배합수, 고성능 감수제 등의 액상 재료를 투입한다. 믹서내부의 재료들이 배합수와 충분히 믹싱되어 재료 유동이 확보되었는지를 확인한다.
콘크리트의 유동성을 확보하기 위해 고성능 감수제를 사용하였다. 섬유 혼입량은 부피 비 기준으로 0, 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0%를 적용하여 성능평가를 수행하였다.
재활용 섬유 보강 콘크리트는 섬유량을 0~2%를 포함하였다. 섬유량에 따른 섬유보강콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 인장강도 및 길이변화 특성 등을 파악하였다.
시편 하면의 노치 끝단에 5mm 용량의 균열게이지(clip gauge)를 설치하여 하중에 따른 노치의 균열개구변위(crack mouth opening displacement, CMOD)를 측정하였다.
쪼갬인장강도 시편은 100(지름)×200(높이)mm인 원주형 공시체를 이용하였다. 시험은 만능시험기를 사용하여 변위제어방식으로 하중을 재하하였다.
2). 실험시 측정한 하중-변위 관계를 바탕으로 섬유보강 콘크리트의 응력-변형률 관계 곡선을 획득하였으며, 이로부터 압축강도와 탄성계수를 산정하였다.
재활용 섬유보강 콘크리트의 압축강도는 직경 100mm, 높이 200mm의 원주형 공시체의 압축실험을 수행하여 획득하였다. 압축강도 실험시 하중재하는 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어방식으로 하중을 재하하였다. 압축시험시에 공시체 원주 둘레로 3개의 LVDT를 설치하여 하중재하시 압축변형을 측정하였다(Fig.
압축강도 실험시 하중재하는 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어방식으로 하중을 재하하였다. 압축시험시에 공시체 원주 둘레로 3개의 LVDT를 설치하여 하중재하시 압축변형을 측정하였다(Fig. 2). 실험시 측정한 하중-변위 관계를 바탕으로 섬유보강 콘크리트의 응력-변형률 관계 곡선을 획득하였으며, 이로부터 압축강도와 탄성계수를 산정하였다.
이 실험연구에서는 친환경적인 재활용 플라스틱 섬유를 이용한 섬유보강 콘크리트의 재료특성 실험을 수행하였으며, 주요 결론은 다음과 같다.
재활용 섬유보강 콘크리트의 길이변화특성을 실험을 수행하였다. 프리즘 형상의 콘크리트 시편을 거푸집에서 탈형한 후, Fig.
재활용 섬유보강 콘크리트의 인장강도 특성을 파악하기 위하여 150mm(가로) × 150mm(세로) × 550mm(길이)의 프리즘 형상의 시편을 제작하여 4점 하중재하 휨인장실험을 수행하였다(Fig. 9).
재활용 섬유보강 콘크리트의 제조는 시멘트와 골재를 섞는 건비빔 단계, 배합수와 혼화제의 액상재료 투입단계, 1차 믹싱, 섬유투입단계 및 2차 믹싱 단계로 순차적으로 진행하였다.
재활용 섬유보강 콘크리트의 파괴역학 특성을 파악하기 위하여 Fig. 11과 같이 노치(notch)가 있는 시편을 제작하여 3점 하중재하법에 의해 휨인장시험을 수행하였다. 휨인장시편은 프리즘 형상이며, 크기는 100mm(가로) × 100mm(세로) × 400mm(길이)이다.
4%이다. 콘크리트의 유동성을 확보하기 위해 고성능 감수제를 사용하였다. 섬유 혼입량은 부피 비 기준으로 0, 0.
대상 데이터
이 연구에서의 재활용 섬유는 PE 재질의 폐플라스틱을 이용하여 섬유를 제조하였다. 폐플라스틱을 선별하여 세척한 후 펠릿 (pellet)을 형성한다.
재활용 섬유보강 콘크리트의 압축강도는 직경 100mm, 높이 200mm의 원주형 공시체의 압축실험을 수행하여 획득하였다. 압축강도 실험시 하중재하는 만능시험기(UTM)을 사용하여 변위제어방식으로 하중을 재하하였다.
쪼갬인장강도 시편은 100(지름)×200(높이)mm인 원주형 공시체를 이용하였다.
프리즘 시편의 콘크리트 타설면을 기준으로 90° 회전한 면의 지간중앙단면에 노치를 내었으며, 노치의 깊이는 10mm이고 폭은 3.4mm이다.
성능/효과
1. 물-시멘트 비는 0.42, 잔골재-골재 비는 0.45, 섬유 부피비는1.0~2.0%를 적용하여 굳은 콘크리트의 재료 특성을 향상시킬 수 있는 재활용 섬유보강 콘크리트의 최적 배합을 도출 하였다.
2. 재활용 섬유보강콘크리트의 압축강도는 섬유량이 증가함에 따라 감소한다. 또한, 탄성계수도 섬유량이 증가함에 따라 감소하고 있다.
3. 재활용 섬유보강콘크리트의 쪼갬인장강도는 보통콘크리트의 쪼갬인장강도보다 17.2~38.2% 크게 나타나며, 이는 재활용 플라스틱 섬유가 콘크리트 매트릭스의 취성파괴를 완화시키기 때문이다.
4. 재활용 섬유보강콘크리트의 휨인장강도는 보통 콘크리트의 휨인장강도 보다 섬유량 증가에 따라 8.9~17.9% 증가한다.
5. 재활용 섬유보강콘크리트의 균열개구변위 실험 시의 최대하중 증가량은 23.3~32.2%로 나타난다. 섬유보강콘크리트의 최대하중 증가는 재활용 섬유가 콘크리트 매트릭스의 인장강도 증진에 매우 효과적임을 나타낸다.
6. 재활용 섬유보강 콘크리트의 길이변화량은 일반콘크리트보다 14% 작게 나타난다. 이러한 특성은 재활용 섬유보강 콘크리트의 수축특성이 일반콘크리트의 수축특성보다 우수한 것을 나타낸다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트의 특징은?
콘크리트는 현재 가장 널리 사용되는 건설재료임에도 불구하고 압축강도에 비해 상대적으로 낮은 인장강도, 균열저항성에 기인하는 낮은 연성과 에너지 흡수능력를 내포하고 있다(Balaguru and Shah, 1992; Li, 2002; Yang et al., 2010).
섬유보강 콘크리트의 재료특성 실험결과 최적의 배합은?
1. 물-시멘트 비는 0.42, 잔골재-골재 비는 0.45, 섬유 부피비는1.0~2.0%를 적용하여 굳은 콘크리트의 재료 특성을 향상시킬 수 있는 재활용 섬유보강 콘크리트의 최적 배합을 도출 하였다.
섬유보강 콘크리트란?
섬유보강 콘크리트는 강(steel), 유리뿐만 아니라 탄소, 나일론, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), PET 등의 다양한 재료의 섬유를 콘크리트에 혼입하여 균열발생시 균열면에 위치한 섬유에 의해 균열 성장을 억제하여 연성과 인성을 개선한 콘크리트이다(Casanova and Rossi, 1999).
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