[논문]셀룰로오즈 섬유 함유 콘크리트의 작업 성능 및 강도 평가

류화성; 이상석; 권성준

doi:10.14190/jrcr.2020.8.2.198

셀룰로오즈 섬유 함유 콘크리트의 작업 성능 및 강도 평가
Evaluation of Workability and Strength in Concrete with Cellulose Fibers 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.8 no.2, 2020년, pp.198 - 203

류화성 ((주)한양E&C) , 이상석 (한남대학교 건설시스템공학과) , 권성준 (한남대학교 토목환경공학과)

초록
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콘크리트는 초기에 인장강도가 확보되지 못하므로 건조수축과 같은 재료적인 균열이 발생하게 된다. 본 연구에서는 셀룰로오즈 섬유를 0.0 ~ 2.0% 혼입한 콘크리트를 대상으로 공기량, 슬럼프와 같은 작업성을 평가하였으며, 재령에 따른 압축 및 인장강도를 평가하였다. 혼입률이 증가할수록 1.0kg/㎥ 수준에서는 공기량 및 슬럼프에서 저하를 확인할 수 없었으며, 이러한 작업성은 2시간까지 유효하게 작용하였다. 강도 평가에서는 혼입률이 증가할수록 인장 및 압축강도가 개선되었으며, 압축강도의 경우 7 ~ 9%수준으로, 인장강도에서는 7 ~ 22% 수준으로 증가하였다. 인장강도에서 증가율이 상대적으로 크게 평가되었는데, 이러한 효과는 균열저항성에 크게 도움을 주리라 판단된다. 본 연구를 통하여 2분간의 혼입 시간, 셀룰로오즈 섬유 1.0kg/㎥의 혼입률 수준이면 120분간 작업성에 큰 영향이 없으리라 평가된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cracking due to material behavior like drying shrinkage easily occurs since tensile strength in concrete is very low at initial curing stage. In this paper, workability such as air content and slump was evaluated on CFC(Cellulose Fiber Concrete) with 0.0 ~ 2.0% of fiber addition, and the tests for tensile/compressive strength were performed. With increasing addition ratio of fiber, air content and slump kept similar level to 1.0kg/㎥ of addition ratio, and this trend was effective to 2 hours after mixing. Strength was enhanced with increasing addition ratio, which showed 7.0 ~ 9.0% for compressive strength and 7.0 ~ 22.0% for tensile strength, respectively. The tensile strength increased relatively more, which show the addition of cellulose fiber was very effective to crack resistance. The workability in CFC can be guaranteed for 2 hours in the following conditions like 2 minutes of mixing period and 1.0kg/㎥ of addition ratio of fiber.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1. Mix proportions for concrete mixing
표 Table 2. Physical properties of fine and coarse aggregate
그림 Fig. 1. Photos for CFC　mixing, air content measuring, and test for strength
그림 Fig. 2. Air content in CFC with different fibers
그림 Fig. 3. Slump loss in CFC with different fibers
표 Table 3. Physical characteristics of cellulose fibers
그림 Fig. 5. Changes in air content with time in CFC(1.0kg/m³)
그림 Fig. 5. Changes in air content with time in CFC(1.0kg/m3)
그림 Fig. 6. Compressive strength in CRC with different cases
그림 Fig. 7. Tensile strength in CFC(28 days)
그림 Fig. 8. Comparison of strength enhancement in CFC

AI 본문요약
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문제 정의

2019). 그러나 셀룰로오즈 섬유를 콘크리트에 적용할 경우 굵은 골재의 영향으로 인해 작업성 및 공기량에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 고찰이 필요하다.

제안 방법

3.1.1에서 비교적 우수하게 평가된 셀룰로오즈 섬유 1.0kg/mq을 혼입한 배합에 대하여 시간 경과에 따른 슬럼프 및 공기량 변화를 평가하였다. 슬럼프 및 공기량의 유지기간은 레미콘의 배차 및 타설 시간에 영향을 주므로 중요한 인자이다.
0% 까지 셀룰로오즈 섬유재의 투입량을 변화시키면서 설계강도 24MPa의 콘크리트의 작업성능 및 공기량을 분석하였다. 또한 재령 28일까지 압축강도를 평가하였으며, 폴리프로필렌 섬유(PPF: Ploy Propylene Fiber) 1.0% 혼입 콘 크리트와의 상대비교를 수행하였다.
본 연구에서는 0.0 ~ 2.0% 까지 셀룰로오즈 섬유재의 투입량을 변화시키면서 설계강도 24MPa의 콘크리트의 작업성능 및 공기량을 분석하였다. 또한 재령 28일까지 압축강도를 평가하였으며, 폴리프로필렌 섬유(PPF: Ploy Propylene Fiber) 1.
섬유로서는 셀룰로오즈 섬유와 비교군으로 폴리프로필렌 섬유를 사용하였다. 셀룰로오즈 섬유는 원활한 혼입을 위하여 슬러리형을 사용하였으며(Ryu et al. 2019), 혼입률은 0.5kg/m3 , 1.0kg/m3 , 2.0kg/m3 의 세 가지 수준을 고려하였다. 또한 폴리프로필렌 섬유는 일반적으로 고려되는 혼입률(1.
셀룰로오즈 혼입 콘크리트(CFC: Cellulose Fiber Concrete)의 성능평가를 위하여 설계강도는 24MPa로, 목표 공기량은 5.0%를 목표로 배합을 수행하였다. 시멘트는 보통포틀랜드시멘트(OPC: Ordinary Portland Cement)를 사용하였으며, AE감수제는 결합재 중량의 0.
측정항목은 굳지 않은 상태에서 슬럼프, 공기량, 슬럼프 및 공 기량 경시 변화를 평가하였으며, 경화 후에는 재령 3일, 7일, 28일에서 압축강도 및 인장강도를 평가하였다. Fig.

대상 데이터

5%를 사용하였다. 섬유로서는 셀룰로오즈 섬유와 비교군으로 폴리프로필렌 섬유를 사용하였다. 셀룰로오즈 섬유는 원활한 혼입을 위하여 슬러리형을 사용하였으며(Ryu et al.
0%를 목표로 배합을 수행하였다. 시멘트는 보통포틀랜드시멘트(OPC: Ordinary Portland Cement)를 사용하였으며, AE감수제는 결합재 중량의 0.5%를 사용하였다. 섬유로서는 셀룰로오즈 섬유와 비교군으로 폴리프로필렌 섬유를 사용하였다.
콘크리트의 압축 및 쪼갬인장강도 실험은 150×300mm의 실린더 시편을 사용하여 실험을 수행하였으며, KS F 2405 및 KS F 2423에 의거하여 실험을 수행하였다.

이론/모형

콘크리트의 압축 및 쪼갬인장강도 실험은 150×300mm의 실린더 시편을 사용하여 실험을 수행하였으며, KS F 2405 및 KS F 2423에 의거하여 실험을 수행하였다. 또한 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 실험은 KS F 2594 및 KS F 2421에 준하여 실험하였다.

성능/효과

1) 공기량 측면에서 2분 이내 혼입 시간과 1.0kg/m3 수준의 셀룰로오즈 섬유 혼입이 유리하며, 슬럼프 저하는 혼입률의 증가에 따라 1.0kg/m3 까지는 큰 차이가 없었으나, 2.0kg/m3 혼입한 경우에는 크게 감소하였다. 두 가지 모두 셀룰로오즈 섬유를 1.
2) 셀룰로오즈 섬유를 혼입한 콘크리트의 압축강도의 증가율은 7 ~ 9% 수준으로, 인장강도의 증가율은 7 ~ 22%로 평가되었다. 셀룰로오즈 섬유의 혼입량이 증가할수록 CFC 인장강도가 증가하므로 작업성능이 확보될 경우, 비표면적이 큰 구조물의 표면균열 저감에 효과적일 것으로 판단된다.
인장강도의 경우 재령 28일에서만 평가하였는데, 기본 콘크리트와 비교하여 CFC에서는 7 ~ 22% 수준의 인장강도가 평가되었으며, PP섬유의 경우, 28%의 증가가 발생하였다. 또한 상대적으로 비교한 폴리프로필렌 섬유 혼입 콘크리트에서 인장강도가 크게 평가되었다. 이는 폴리프로필렌 섬유의 길이가 셀룰로오즈 섬유보다 길고 인장강도가 셀룰로오즈 섬유보다 크기 때문이다.
0)를 기준으로 각 배합의 압축강도 및 인장강도 변화율을 도시하였다. 압축강도의 경우 섬유 혼입량 1.0%일 때 가장 높은 증가량을 보였지만 뚜렷한 경향을 파악하기는 어려웠지만 인장강도의 경우 셀룰로오즈 섬유의 혼입량이 증가할수록 선형적으로 증가하므로 균열저항성에 효과적으로 저항할 수 있을 것으로 판단된다.
인장강도의 경우 재령 28일에서만 평가하였는데, 기본 콘크리트와 비교하여 CFC에서는 7 ~ 22% 수준의 인장강도가 평가되었으며, PP섬유의 경우, 28%의 증가가 발생하였다. 또한 상대적으로 비교한 폴리프로필렌 섬유 혼입 콘크리트에서 인장강도가 크게 평가되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콘크리트 구조물의 특징은 무엇인가?	콘크리트 구조물은 다양한 노출환경에서 시공되며, 매스콘크리트와 같이 대량 타설되거나 비표면적이 큰 구조물에서는 초기 재령에 대하여 균열이 쉽게 발생한다. 일반적으로 수화열에 대한 균열저항성 개선은 수화열이 낮은 바인더의 사용, 분할타설, 또는 온도철근 등의 배근을 통하여 저항성을 개선할 수 있다(Song et al.
	천연 재료에서 추출된 셀룰로오즈 섬유의 특성은 무엇인가?	폴리머 합성 계열의 섬유재 이외에 목재와 같은 천연 재료에서 추출된 셀룰로오즈 섬유는 비교적 높은 탄성계수 및 내알칼리성을 가지고 있다(Ryu et al. 2019).
	수화열에 대한 균열저항성 개선의 단점은 무엇인가?	2R-95 2002). 그러나 최적의 배합을 통하여 자기수축 및 건조수축을 제어한다고 해도 표면에서 소성수축 (Plastic shrinkage)으로 인한 균열을 제어하기는 매우 어렵다. 실제로 이러한 균열은 내구성 및 구조적 거동에 큰 영향을 미치지는 않지만 표면에 미세 균열을 야기하며, 마감이 없는 경우, 외부 열화인자의 주된 유입 통로가 된다(Gérard and Marchand 2000; Win et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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