선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 KN섬유의 혼입량에 따른 섬유보강 콘크리트의 공학적 특성을 실험적으로 평가하여, 최적 혼입량을 도출하고자 한다. 또한, KN섬유의 최적 혼입량에 대하여, 유기질 섬유보강재(JT섬유, CEL섬유, PP섬유 및NY섬유)와의 비교실험을 통해, 실제 적용할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 KN섬유의 혼입량에 따른 섬유보강 콘크리트의 공학적 특성을 실험적으로 평가하여, 최적 혼입량을 도출하고자 한다. 또한, KN섬유의 최적 혼입량에 대하여, 유기질 섬유보강재(JT섬유, CEL섬유, PP섬유 및NY섬유)와의 비교실험을 통해, 실제 적용할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 KN섬유의 혼입율에 따른 섬유보강 콘크리트의 특성평가로 최적 혼입량을 선정하고, 동일한 혼입량을 각각 사용한 유기질 섬유보강재의 성능을 비교, 평가하기 위한 연구로, 그 결과를 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 건조수축 길이변화 시험은 KS F 2424에 따라 100×100×400㎜ 각주 시험체를 제작하여, 상온 20±2℃, 습도 60±5% 조건에서 기건양생을 실시한 후에 부착형 스트레인 게이지를 사용하여 재령 51일까지 측정하였다.
- 6㎏/㎥ 범위로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 Table 2의 배합조건에서 KN섬유의 최적 혼입량(0.6㎏/㎥)과 동일한 혼입량을 각각 사용한 유기질 섬유보강재에 대한 콘크리트의 특성을 비교하였다.
- 또한, 탄산화 촉진시험은 KS F 2584에 따라 제작된 시험체를 온도 20±2℃, 습도 60±5%, CO2 발생량 5.0±0.5% 환경조건에서 촉진양생을 진행한 후, 재령 1, 2, 6, 8주에 각각 실험체 15곳의 평균값으로 탄산화 깊이를 측정하였다.
- 소성수축 시험은 Figure 4에 나타낸 바와 같이 ASTM C 1581에 제시한 ∅400×50㎜ 및 중앙부에 콘크리트를 구속하기 위한 ∅150㎜ 링을 설치한 시험체에 시편을 제작한 후, 30±3˚C의 온도와 50±3%의 상대습도 조건에서 48시간 동안 진행하면서 균열상황을 확인하였다.
대상 데이터
- 또한, 잔골재는 적당한 입도를 갖는 인천산 세척사(바닷모래, 밀도 2.50g/㎤, 조립률 2.86, 흡수율 2.62%)이며, 굵은골재는 파주산 25 ㎜ 쇄석(부순자갈, 밀도 2.63g/㎤, 조립률 6.55, 흡수율 0.58%)을 사용하였다.
- 본 연구에서 시멘트는 KS L 5201을 만족하는 국내 C사의 보통포틀랜드 시멘트(밀도 3.15g/㎤, 분말도 3,265㎠/g, 안정성 0.08%)를 사용하였다.
- 여기서, 천연섬유인 KN섬유와 CEL섬유는 국내 D사의 제품을, JT섬유는 C사의 제품을 사용하였으며, 인공섬유인 PP섬유와 NY섬유는 국내 N사의 제품을 사용하였다.
- 콘크리트 배합에는 2축 트윈샤프트(Twin shaft) 고성능믹서(30rpm)를 사용하였으며, 배합시간 및 배합방법은 Figure 3과 같다.
이론/모형
- 슬럼프 및 공기량 시험은 KS F 2402 및 KS F 2421에 따라 실시하였다. 소성수축 시험은 Figure 4에 나타낸 바와 같이 ASTM C 1581에 제시한 ∅400×50㎜ 및 중앙부에 콘크리트를 구속하기 위한 ∅150㎜ 링을 설치한 시험체에 시편을 제작한 후, 30±3˚C의 온도와 50±3%의 상대습도 조건에서 48시간 동안 진행하면서 균열상황을 확인하였다.
- 압축강도 시험은 KS F 2405에 따라, 인장강도 시험은 KS F 2423에 따라, 휨강도 시험은 KS F 2408에 따라 재령별 실시하였다. 건조수축 길이변화 시험은 KS F 2424에 따라 100×100×400㎜ 각주 시험체를 제작하여, 상온 20±2℃, 습도 60±5% 조건에서 기건양생을 실시한 후에 부착형 스트레인 게이지를 사용하여 재령 51일까지 측정하였다.
성능/효과
- 1) 섬유표면의 부착성 및 매트릭스 내의 미세공극으로 인하여 KN섬유의 혼입량이 증가할수록, 슬럼프 감소 및 공기량 증대하는 경향을 나타내었다.
- 2) KN섬유의 혼입량이 증가할수록, 콘크리트 매트릭스 내에 분산된 섬유의 부착력 및 구속효과로 인하여 혼입량 0.3㎏/㎥에서 36%, 0.6㎏/㎥에서 81% 및 0.9㎏/㎥에서 83%범위에서 소성수축 균열을 저감시키는 효과가 있는 것으로 사료된다.
- 3) KN섬유의 혼입량이 증가할수록, 에너지 흡수능력 및 부착성 등의 영향으로 인장강도 11∼17% 및 휨강도 6∼16% 증가한 것으로 사료된다.
- 4) 건조수축 길이변화 및 탄산화 실험결과, Plain에 비해 KN섬유의 혼입량 0.6㎏/㎥범위까지 저감되거나 유사한 값을 보였다. 전반적인 실험결과를 고려할 때, KN섬유의 최적 혼입량은 0.
- 5) KN섬유와 유기질 섬유보강재의 슬럼프 실험결과, 분산성과 친수성을 갖는 KN섬유와 JT섬유가 목표슬럼프를 만족하였다. 또한, 소성수축 균열의 면적비는 Plain에 비해 KN섬유(16%), JT섬유(19%), CEL섬유(46%), NY섬유(47%), PP섬유(56%)의 순으로 KN 섬유 및 JT섬유의 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다.
- 6) 인장강도 및 휨강도 분석결과, 섬유의 표면 및 탄성계수, 부착성 등의 영향으로 KN섬유가 Plain에 비해 20%정도 높게 나타났으며, 건조수축 길이변화의 실험 결과 KN섬유와 NY섬유가 11%이상의 수축저감효과가 있었다. 그러나, 탄산화 깊이는 섬유조직의 미세공극의 영향으로 NY섬유 및 CEL섬유가 우수한 것으로 나타났다.
- KN섬유의 혼입량에 따른 콘크리트의 특성분석 결과, 최적 혼입량은 0.6㎏/㎥ 범위로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 Table 2의 배합조건에서 KN섬유의 최적 혼입량(0.
- 상대균열 면적비는 Plain에 비해 KN섬유 16%, JT섬유 19%, CEL섬유 46%, NY섬유 47%, PP섬유 56%를 나타내었는데, 이는 섬유의 밀도, 길이, 표면성상 및 역학적 특성에 따른 영향으로 사료된다[3,4]. 각각의 섬유보강재에 대한 최적 혼입량의 차이도 있을 것으로 사료되지만, 동일 혼입량에서 KN섬유의 균열 저감 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.
- 경시변화 30분에서 CEL섬유는 수분흡수의 증대로 슬럼프 손실이 크게 나타났으며, 분산성과 친수성을 갖는 KN섬유 및 JT섬유는 목표 슬럼프(180±25㎜)를 만족하였다.
- 또한 경시변화 30분에 따른 슬럼프 손실은 초기와 유사하게 10∼15㎜ 정도 감소하는 것으로 나타났다.
- 또한, KN섬유의 혼입량 0.9㎏/㎥와 0.6㎏/㎥의 균열저감 효과는 약 2% 정도의 차이를 나타내었는데, 이와 함께 경제성 등을 고려하여 KN섬유의 최적 혼입량을 선정하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
- 또한, 상대균열 면적비는 KN섬유의 혼입량 0.3㎏/㎥의 경우 약 36%, 0.6㎏/㎥의 경우 81% 및 0.9㎏/㎥의 경우 약 83% 범위에서 감소되는 것으로 나타났다. 이는 KN섬유의 혼입율이 증가할수록, 소성수축으로 표면에 발생하는 콘크리트의 인장응력에 대하여 매트릭스 내에 분산된 섬유의 구속효과가 증대되기 때문에, 균열의 길이, 폭 그리고 균열 면적이 감소된 것으로 사료된다[6].
- 5) KN섬유와 유기질 섬유보강재의 슬럼프 실험결과, 분산성과 친수성을 갖는 KN섬유와 JT섬유가 목표슬럼프를 만족하였다. 또한, 소성수축 균열의 면적비는 Plain에 비해 KN섬유(16%), JT섬유(19%), CEL섬유(46%), NY섬유(47%), PP섬유(56%)의 순으로 KN 섬유 및 JT섬유의 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다.
- 실험결과, 28일 인장강도는 KN섬유의 혼입량 0.6㎏/㎥까지 11∼17% 증가하였지만, 혼입량 0.9㎏/㎥에서는 9%로 증가폭이 감소하는 것으로 나타났다.
- 실험결과, 28일 인장강도는 KN섬유＞JT섬유＞PP섬유＞NY섬유＞CEL섬유 순으로 나타났다. Plain에 비해 KN섬유가 20% 정도 높게 측정되었으나, 나머지 섬유보강재는 –2∼7% 정도로 큰 차이를 보이지 않았다.
- 실험결과, 28일 재령강도는 KN섬유＞JT섬유＞PP섬유＞NY섬유＞CEL섬유 순으로 나타났지만, Plain에 비해 94∼105% 범위로 압축강도의 영향은 크지 않은 것으로 사료된다[5,6].
- 실험결과, KN섬유 혼입율 0.6㎏/㎥까지는 탄산화 깊이의 차이가 Plain에 비해 약간 감소하거나 유사한 값을 보였지만, 0.9㎏/㎥에서는 증가하는 경향을 보였다. 이는 KN섬유의 증가에 따라 미세공극이 증가하기 때문으로 사료되지만, 0.
- 실험결과, KN섬유의 혼입량이 증가함에 따라, 0.3㎏/㎥에서 2.7%, 0.6㎏/㎥에서 9.9%, 0.9㎏/㎥에서 8.4%정도 건조수축을 억제하는 것으로 나타났지만, 소성수축 균열의 억제효과에 비하여 그 효과는 크지 않았다[6].
- 실험결과, KN섬유＞NY섬유＞PP섬유＞CEL섬유＞JT섬유 순으로 건조수축의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. KN섬유와 NY섬유의 경우 11% 이상의 건조수축 저감효과가있었지만, 그 외 섬유보강재는 2∼8% 범위를 나타내었다.
- 실험결과, NY섬유＞CEL섬유＞KN섬유＞PP섬유＞JT섬유 순으로 탄산화 깊이의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. Plain과 비교할 때, KN섬유, PP섬유 및 JT섬유는 탄산화 깊이가 약간 증가하는 것으로 측정되었다.
- 실험결과, Plain에 비하여 KN섬유의 혼입량이 증가할수록, 균열의 길이는 약 20∼60%, 균열의 폭은 약 21∼56% 정도의 범위에서 감소하는 것으로 나타났다.
- 실험결과, Plain에 비하여 각각 섬유를 혼입한 콘크리트의 균열저감 효과는 KN섬유＞JT섬유＞CEL섬유＞NY섬유＞PP섬유 순으로 나타났다. 상대균열 면적비는 Plain에 비해 KN섬유 16%, JT섬유 19%, CEL섬유 46%, NY섬유 47%, PP섬유 56%를 나타내었는데, 이는 섬유의 밀도, 길이, 표면성상 및 역학적 특성에 따른 영향으로 사료된다[3,4].
- 실험결과, 초기재령(3일, 7일)에서는 KN섬유의 혼입량이 증가할수록 압축강도가 1.0∼9.0% 범위에서 감소하는 경향을 보였으나, 재령 28일에서는 Plain과 거의 유사하거나 1.0∼3.0% 증가하는 경향을 나타내었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.