섬유보강콘크리트의 균열발생 평가는 보통 인장강도나 휨강도가 지표가 되지만 시험체 제작 과정 시에 이루어지는 양생의 영향도 좌우된다. 일반적으로 콘크리트 시험체는 $20{\pm}3^{\circ}C$의 온도에서 수중양생을 실시한 후 강도 평가를 수행하나 실구조물은 습윤양생을 소정의 기간 동안 실시한 후 건조 상태로 된다. 이러한 기술적인 진보가 이루어지고 있는 경향과는 달리 양생방법의 차이가 균열발생 강도에 미치는 영향은 아직 명확하지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 섬유보강콘크리트의 역학적 특성, 특히 균열발생강도에 미치는 양생방법의 영향에 대해서 검토하였다.
섬유보강콘크리트의 균열발생 평가는 보통 인장강도나 휨강도가 지표가 되지만 시험체 제작 과정 시에 이루어지는 양생의 영향도 좌우된다. 일반적으로 콘크리트 시험체는 $20{\pm}3^{\circ}C$의 온도에서 수중양생을 실시한 후 강도 평가를 수행하나 실구조물은 습윤양생을 소정의 기간 동안 실시한 후 건조 상태로 된다. 이러한 기술적인 진보가 이루어지고 있는 경향과는 달리 양생방법의 차이가 균열발생 강도에 미치는 영향은 아직 명확하지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 섬유보강콘크리트의 역학적 특성, 특히 균열발생강도에 미치는 양생방법의 영향에 대해서 검토하였다.
When assessing crack initiation of fiber reinforced concrete, usually tensile strength or flexural strength is becomes indicator, but also depend on the curing effect take place during the production of specimen. In general, after conducting concrete specimen is cured by water at temperature $2...
When assessing crack initiation of fiber reinforced concrete, usually tensile strength or flexural strength is becomes indicator, but also depend on the curing effect take place during the production of specimen. In general, after conducting concrete specimen is cured by water at temperature $20{\pm}3^{\circ}C$ in laboratory, and accomplished the assessment of strength, but most of concrete structure is kept in drying condition after moist curing through the prescribed period. However, unlike these trends that technological advances have been made, influence of the difference of curing method on crack strength is not yet clear. Therefore, in this study, it is examined on the effect of curing methods affecting the mechanical property of fiber reinforced concrete, especially crack strength.
When assessing crack initiation of fiber reinforced concrete, usually tensile strength or flexural strength is becomes indicator, but also depend on the curing effect take place during the production of specimen. In general, after conducting concrete specimen is cured by water at temperature $20{\pm}3^{\circ}C$ in laboratory, and accomplished the assessment of strength, but most of concrete structure is kept in drying condition after moist curing through the prescribed period. However, unlike these trends that technological advances have been made, influence of the difference of curing method on crack strength is not yet clear. Therefore, in this study, it is examined on the effect of curing methods affecting the mechanical property of fiber reinforced concrete, especially crack strength.
그러나 이러한 기술적인 향상이 비해 양생방법의 차이가 균열발생 강도에 미치는 영향은 선행 연구가 부족한 실정이며 또한 아직 명확하지 않다. 따라서 본 연구에서는 FRC의 역학적 특성, 특히 균열발생강도 등에 미치는 양생방법의 영향에 대해서 검토하고자 한다.
제안 방법
따라서 양생방법으로서 일반적인 평가에 이용되어지는 표준수중양생 이외에 기중양생에 의한 건조의 영향을 확인하는 과정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 시험체 제작 후 표준수중양생과 기중양생을 실시하였는데 기중양생은 재령7일까지는 표준수중양생을 실시한 후 실온 20 ± 3℃, 습도 60 ± 5%의 항온항습조에 거치시켜 실시하였으며 각각의 양생을 실시한 후 시험은 재령 28일에 실시하였다. 한편, FRC의 경우 인성(Toughness)의 평가가 중요하므로 휨강도 시험체를 이용하여 이를 평가하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 주요 재료인 섬유의 종류 및 물성은 Table 1에 나타냈는데 사용한 섬유는 강섬유, 합성섬유 및 기타섬유 등의 3 타입으로, 강섬유는 일반 강섬유(SFN), 고강도 강섬유(SFH), 마이크로 강섬유(SFM)의 3종류로 부착 효과를 위하여 양단에 후크가 가공되어 있는 제품을 사용하였다. 한편, 합성섬유는 여러 종류가 있지만 현재 대표적으로 이용되는 폴리프로피렌 섬유(PP) 및 폴리비닐알콜 섬유(PVA)의 2종류를 사용하였으며, 기타 섬유로는 목재 상분의 셀룰로오스 섬유(CEL) 등 총 6 종류의 섬유를 이용하였다.
이론/모형
ACI에서는 시험체 선단에 변형 게이지를 붙여 계측되어진 변형의 변화가 불연속이 된 점을 균열발생강도로 평가하도록 제시하고 있으며 본 연구에서도 이러한 내용에 준하여 ACI에서 제시하고 있는 균열발생강도 판정방법을 이용하고자 하였다(ACI, 1992).
성능/효과
1) 섬유의 혼입여부, 종류 및 혼입률에 관계없이 기중양생의 압축강도는 표준수중양생보다 증가한 결과를 나타냈다. 기중양생에 의해 압축강도가 증가하는 현상은 건조의 영향에 의해 수분의 발산에 의한 표면에너지가 증가하기 때문으로 판단된다.
2) 할렬균열발생강도 및 휨균열발생강도는 기중양생방법이 표준수중양생보다 저하되었다. 특히 휨균열발생강도의 차이가 컸는데 이러한 결과는 시험체 표면의 건조수축에 의한 인장응력의 영향에 의한 것으로 판단되며 휨시험에서는 인장연단인 시험체 표면에 최대의 휨인장응력이 발생하기 때문으로 판단된다.
3) 양생방법에 의한 균열발생강도는 섬유의 종류에 따라 달라져 대체적으로 강섬유보강이 합성섬유나 기타 섬유보강보다 효과적 이었으며 또한 섬유 혼입률의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
4) 균열발생강도에 가장 효과적인 섬유는 마이크로 강섬유를 사용한 경우로 나타났는데 이는 다른 섬유에 비해 미세한 섬유의 특성이 콘크리트의 미세 균열 등을 효과적으로 제어하여 강도에 증진에 기여한 것으로 판단된다.
5) 휨균열발생강도는 섬유를 보강하지 않은 경우보다 섬유를 보강한 경우에서 그 차이가 더욱두드러진 것을 알 수 있었다. 따라서 섬유보강의 경우 플레인 콘크리트에 비해 양생방법에 의한 영향을 더욱 받을 수 있기 때문에 실구조물의 적용 시 이를 고려한 적용이 필요할 것으로 판단된다.
후속연구
한편, 휨 균열발생강도는 전반적으로 기건양생의 영향에 의해 저하하는 경향이 더 크며 특히 섬유를 보강하지 않은 NFC의 경우보다 섬유를 보강한 경우에서 그 차이가 더욱 두드러진 것을 알 수 있었다. 따라서 섬유보강의 경우 플레인 콘크리트에 비해 양생방법에 의한 영향을 더욱받을 수 있기 때문에 실구조물의 적용 시 이를 고려한 적용이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적인 콘크리트의 장점은 무엇인가?
일반적인 콘크리트는 사용 재료의 구성이 특별하지 않으므로 적용 시 강도 등의 품질의 조정이 용이한 장점을 가지고 있다. 또한 경제적이며 부재 형상에 특별한 제약을 받지 않으며 다른 재료들에 비해 내구성 및 내화성도 풍부하다.
무근 콘크리트의 단점은 무엇인가?
그러나 무근 콘크리트는 압축강도에 비해 인장강도가 지나치게 낮은 단점이 지적된다. 보통 강도 범위의 콘크리트는 인장이나 휨 하중이 작용 시 취성적인 파괴형태를 나타내는데 최근 들어 구조물에 많이 적용되고 있는 고강도콘크리트는 압축파괴 또한 취성적으로 발생하는 것으로 알려지고 있다(ACI, 1992).
섬유보강콘크리트의 특징은 무엇인가?
FRC는 주로 균열발생 후 거동을 개선하여 높은 인성을 발휘하는 재료이다. 이와 같은 섬유보강콘크리트를 이용한 구조물에 높은 내구성을 발휘시켜 장기적으로 사용하기 위해서는 먼저 섬유를 사용하지 않은 콘크리트와 마찬가지로 소정의 균열발생강도를 확보하는 것이 중요하다(Kang et al.
참고문헌 (10)
ACI (1992), ACI Manual of Concrete Inspection, ACI Committee, pp.356-378.
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