본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 인장거동 및 표면 열화에 미치는 영향을 평가하기 위해 FRP Hybrid Bar를 대상으로 UV 폭로 및 동결융해 시험을 실시하였다. FRP Hybrid Bar의 경우 UV 폭로 및 동결융해 180cycle 시험 전/후 외관적인 열화가 거의 발생하지 않았다. 또한 FRP Hybrid Bar의 주요 장점 중 하나인 인장경화특성은 동결융해 시험을 거친 이후에도 유지되었는데, 이는 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에도 유효하게 평가되었다. UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar는 일반 FRP Hybrid Bar와 거의 비슷한 인장거동을 나타내었으며, 동결융해 180cycle의 진행에도 불구하고 일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로를 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동은 큰 변화를 나타내지 않았다. 본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 외관 및 인장 특성에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 판단되지만, 충격에 따른 규사코팅의 박락은 콘크리트와의 부착력에 영향을 미치므로 이에 대한 고려가 필요하다.
본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 인장거동 및 표면 열화에 미치는 영향을 평가하기 위해 FRP Hybrid Bar를 대상으로 UV 폭로 및 동결융해 시험을 실시하였다. FRP Hybrid Bar의 경우 UV 폭로 및 동결융해 180cycle 시험 전/후 외관적인 열화가 거의 발생하지 않았다. 또한 FRP Hybrid Bar의 주요 장점 중 하나인 인장경화특성은 동결융해 시험을 거친 이후에도 유지되었는데, 이는 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에도 유효하게 평가되었다. UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar는 일반 FRP Hybrid Bar와 거의 비슷한 인장거동을 나타내었으며, 동결융해 180cycle의 진행에도 불구하고 일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로를 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동은 큰 변화를 나타내지 않았다. 본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경이 FRP Hybrid Bar의 외관 및 인장 특성에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 판단되지만, 충격에 따른 규사코팅의 박락은 콘크리트와의 부착력에 영향을 미치므로 이에 대한 고려가 필요하다.
The present work is for an evaluation of tension behavior and surface deterioration of FRP Hybrid Bar due to UV exposure and freezing/thawing(F/T) actions. For the work, FRP Hybrid Bar is subjected to UV exposure test, then F/T test is performed successively to 180 cycles. In FRP Hybrid Bar, no sign...
The present work is for an evaluation of tension behavior and surface deterioration of FRP Hybrid Bar due to UV exposure and freezing/thawing(F/T) actions. For the work, FRP Hybrid Bar is subjected to UV exposure test, then F/T test is performed successively to 180 cycles. In FRP Hybrid Bar, no significant surface deterioration is evaluated after UV exposure. Tension hardening performance, a unique engineering advantage of FRP Hybrid Bar, is still maintained after F/T test. The performance in FRP Hybrid Bar exposed to UV is still effective. FRP Hybrid Bar exposed to UV have almost similar tension behavior of FRP Hybrid Bar without UV exposure. Although F/T cycles increase to 180, steel rebar, FRP Hybrid Bar, and FRP Hybrid Bar exposed to UV show no significant changes in tension behavior. In the work, UV exposure and F/T actions are evaluated to have little negative effect on surface deterioration and tensile performance in FRP Hybrid Bar, however spalling of silica coating due to impact should be considered since it affects bonding strength to outer concrete.
The present work is for an evaluation of tension behavior and surface deterioration of FRP Hybrid Bar due to UV exposure and freezing/thawing(F/T) actions. For the work, FRP Hybrid Bar is subjected to UV exposure test, then F/T test is performed successively to 180 cycles. In FRP Hybrid Bar, no significant surface deterioration is evaluated after UV exposure. Tension hardening performance, a unique engineering advantage of FRP Hybrid Bar, is still maintained after F/T test. The performance in FRP Hybrid Bar exposed to UV is still effective. FRP Hybrid Bar exposed to UV have almost similar tension behavior of FRP Hybrid Bar without UV exposure. Although F/T cycles increase to 180, steel rebar, FRP Hybrid Bar, and FRP Hybrid Bar exposed to UV show no significant changes in tension behavior. In the work, UV exposure and F/T actions are evaluated to have little negative effect on surface deterioration and tensile performance in FRP Hybrid Bar, however spalling of silica coating due to impact should be considered since it affects bonding strength to outer concrete.
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문제 정의
본 연구에서는 FRP Hybrid Bar의 UV 및 동결융해 저항성을 평가하기 위해 일반 철근과 FRP Hybrid Bar를 대상으로 UV 및 동결융해 실험을 실시한 후, 표면 열화 검사, 인장거동 평가를 실시하여 UV 및 동결융해 노출 이후의 역학적 성능을 검토하였다.
본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동을 평가하였다. UV 폭로 및 동결융해 시험 후 FRP Hybrid Bar의 외관평가와 일반 철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 동결융해 조건을 고려한 인장 거동을 비교 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 환경에 노출된 FRP Hybrid Bar의 인장 거동을 평가하기 위하여 KS 규격에 의거하여 UV 폭로시험 및 동결융해 시험을 실시하였다.
본 연구에서는 일반철근 및 FRP Hybrid Bar를 사용하여 인장 거동을 비교 평가하였다. 일반 철근은 SD 400의 D13 이형철근을 사용하였다.
2006). 하지만 FRP Hybrid Bar에 대한 UV 폭로 및 동결융해환경에 관한 복합적인 연구는 아직 많이 이루어지지 않았고, 따라서 본 연구에서 FRP Hybrid Bar의 UV 및 동결융해 저항성을 복합적으로 평가하고자 한다.
제안 방법
KS F 2456에 따라 일반 철근, FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar를 대상으로 약 3시간 동안 온도가 4℃에서 –18℃로 떨어지고, 다음에 –18℃에서 다시 4℃로 상승하는 것을 1cycle로 하여 실험을 수행하였다.
3은 본 실험에 사용한 동결융해 시험기의 모습을 나타내고 있다. KS 규격에서는 300cycle를 기준으로 하고 있으나, 본 연구에서는 시험조건상 최대 180cycle을 수행하였다.
UV 촉진내후성 시험기의 셀에 존치시킬 수 있는 철근의 길이가 최대 200mm인 점을 감안하여 FRP Hybrid Bar의 길이를 200mm로 설정하였고, 동일한 조건을 조성하기 위해 일반 철근의 길이도 이와 마찬가지로 하였다. Table 1은 본 연구에 사용한 철근의 제원을 나타내고, Fig.
본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해 시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동을 평가하였다. UV 폭로 및 동결융해 시험 후 FRP Hybrid Bar의 외관평가와 일반 철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 동결융해 조건을 고려한 인장 거동을 비교 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
2는 본 연구에서 사용한 UV 촉진내후성 시험기의 모습을 나타낸다. UV 폭로시험 후 동결융해 시험을 실시하였다. KS F 2456에 따라 일반 철근, FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar를 대상으로 약 3시간 동안 온도가 4℃에서 –18℃로 떨어지고, 다음에 –18℃에서 다시 4℃로 상승하는 것을 1cycle로 하여 실험을 수행하였다.
51W/m2, 파장 340nm의 조건으로 FRP Hybrid Bar에 대하여 실시하였다. UV 폭로시험은 총 400 시간에 걸쳐 수행하였고 여분용 시편을 감안하여 총 30EA의 FRP Hybrid Bar에 대하여 실험을 실시하였다. Fig.
일반 철근, FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로 시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장강도 평가는 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 실시하였다. 각 철근의 중앙 60mm 부분에 strain gauge를 붙인 후 데이터 로거를 이용하여 변형률을 측정하였다. 본 연구에서 사용된 FRP Hybrid Bar는 극한상태의 하중 조건에서 슬립이 크게 발생하였다.
또한, 일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에 대하여 각각 동결 융해 120, 180cycle을 진행한 후의 인장 특성 평가를 수행하였다. Fig.
이는 모르터로 단부 처리를 한 경우에도 발생하여 최종 파단시의 변형률 및 강도를 평가하지는 못하였으나, 항복하중까지의 값을 평가하는데는 큰 무리가 없다. 중앙부를그라인딩하여, 규사 코팅을 제거하였으며, strain gauge를 3개 부착하여 평균값을 사용하였다. Fig.
대상 데이터
본 연구에서는 일반철근 및 FRP Hybrid Bar를 사용하여 인장 거동을 비교 평가하였다. 일반 철근은 SD 400의 D13 이형철근을 사용하였다. FRP Hybrid Bar의 경우, 매립된 철근을 SD400의 D10 이형철근으로 하여 유리섬유를 에폭시 수지에 함침시키고, 섬유와 합성되는 재료를 노즐에 통과시켜 심재를 형성 시킨 다음 심재의 외부에 돌기사를 감아 돌기를 형성시킨다.
그 후 온도 90℃~110℃의 열관에 통과시키는 경화공정을 거쳐 제작한다. 최종적으로 외경이 D13인 규사 코팅된 FRP Hybrid Bar를 본 연구에 사용하였다.
이론/모형
UV 폭로시험은 KS M ISO 4892-2(2012)에 따라 온도 63±3℃,습도 50±5%, 방사조도 0.51W/m2, 파장 340nm의 조건으로 FRP Hybrid Bar에 대하여 실시하였다.
일반 철근, FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로 시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장강도 평가는 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 실시하였다. 각 철근의 중앙 60mm 부분에 strain gauge를 붙인 후 데이터 로거를 이용하여 변형률을 측정하였다.
성능/효과
1. FRP Hybrid Bar의 UV 폭로시험 전/후, 동결융해 전/후에 대한 외관적인 변화는 거의 나타나지 않았다. 하지만 UV 폭로 및 동결융해 시험을 거치면서 FRP Hybrid Bar의 표면의 규사코팅이 조금씩 탈락되었다.
2. FRP Hybrid Bar의 주요 장점 중 하나인 인장경화특성은 동결융해를 거친 이후에도 유지된 것으로 나타났고, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에서도 같은 경향이 나타났다. 또한 인장 경화특성이 유지 되었을 뿐 아니라, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에서 UV 폭로시험을 거치지 않은 FRP Hybrid Bar와 비슷한 인장거동을 나타내었고, 동결융해 cycle의 증가에도 FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동은 큰 변화를 나타내지 않았다.
일반 철근은 항복강도가 450MPa 수준으로 측정되었으며, 인장경화 특성은 거의 나타나지 않았다. FRP Hybrid Bar와 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 항복강도는 약 360MPa로 측정되었으나 FRP Hybrid Bar의 인장경화특성으로 인하여 파괴시의 강도는 약 590MPa 수준으로 측정되었다. 주목해야할 점은 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동인데, FRP Hybrid Bar와 거의동일한 인장거동을 보인다는 점이다.
FRP Hybrid Bar의 주요 장점 중 하나인 인장경화특성은 동결융해를 거친 이후에도 유지된 것으로 나타났고, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에서도 같은 경향이 나타났다. 또한 인장 경화특성이 유지 되었을 뿐 아니라, UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar에서 UV 폭로시험을 거치지 않은 FRP Hybrid Bar와 비슷한 인장거동을 나타내었고, 동결융해 cycle의 증가에도 FRP Hybrid Bar 및 UV 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 인장거동은 큰 변화를 나타내지 않았다.
2006). 또한 전술한대로 규사 코팅에 따라 UV 차폐성을 증가시켰으며, 표면의 열화에 따른 인장거동에 영향이 거의 없음을 나타내고 있다.
각 철근의 중앙 60mm 부분에 strain gauge를 붙인 후 데이터 로거를 이용하여 변형률을 측정하였다. 본 연구에서 사용된 FRP Hybrid Bar는 극한상태의 하중 조건에서 슬립이 크게 발생하였다. 이는 모르터로 단부 처리를 한 경우에도 발생하여 최종 파단시의 변형률 및 강도를 평가하지는 못하였으나, 항복하중까지의 값을 평가하는데는 큰 무리가 없다.
후속연구
3. 본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해에 따른 열화 영향은 철근과 FRP Hybrid Bar의 외관 및 인장 특성에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 사료된다. 그러나 UV 폭로 및 장기간의 동결융해를 거친 FRP Hybrid Bar를 대상으로 한 촉진 부식 및 부착력평가에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.
본 연구에서는 UV 폭로 및 동결융해에 따른 열화 영향은 철근과 FRP Hybrid Bar의 외관 및 인장 특성에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 사료된다. 그러나 UV 폭로 및 장기간의 동결융해를 거친 FRP Hybrid Bar를 대상으로 한 촉진 부식 및 부착력평가에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
FRP bar의 장점은?
최근 들어 해안이나 지하 구조물과 같은 염해 및 탄산화에 노출된 고부식 환경의 구조물에 대하여 부식문제를 해결하기 위해 FRP bar에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP bar는 일반 철근에 비해 강도가 우수할 뿐 아니라 내부식성, 절연성, 고내구성 등의 장점을 갖고 있으며, 자중이 가벼워 운송비 절감 등의 효과도 기대할 수 있다(ACI 440.1R-06 2006; Choi et al.
FRP Hybrid Bar란 무엇인가?
최근에는 이러한 취성적 특성 및 낮은 탄성계수를 극복하고자 유리섬유와 강재를 에폭시로 일체화 시킨 FRP Hybrid Bar가 연구되고 있다. 고탄성계수 재료인 철근과 유리섬유를 에폭시로 결합하여 기존 FRP bar의 한계를 극복할 뿐만 아니라 일반 FRP bar 보다 상대적으로 경제적인 건설재료이다. 기존 FRP bar의 장점과 함께 항복이후의 인장경화 특성은 FRP Hybrid Bar의 주된 공학적 장점이다(Choi et al.
FRP bar의 단점은?
2006). 하지만 일반 철근에 비해 매우 고가이며, 낮은 탄성계수로 인해 처짐이 크게 발생하기 쉽고, 콘크리트 구조물의 취성파괴를 유도하게 되어 재료적, 구조적 한계를 가지고 있다(Seo et al. 2013).
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