[논문]고강도 후크형 강섬유로 보강된 콘크리트의 압축 및 휨 성능

왕기; 김동휘; 윤현도; 장석준; 김선우

doi:10.11112/jksmi.2021.25.6.209

초록
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이 논문은 고강도 후크형 강섬유 보강량과 형상비에 따른 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 이를 위하여 총 10개 콘크리트 배합이 계획되었다. 설계기준강도 30 MPa인 콘크리트에 형상비(l/d)가 64, 67, 80인 강섬유를 0.25%, 0.50%, 0.75% 혼입하여 강섬유 보강콘크리트가 제조되었다. 형상비 64, 67, 80인 강섬유의 인장강도는 각각 2,000, 2,400, 2,100 MPa이다. 시험 결과로부터 고강도 후크형 강섬유의 혼입량은 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 강섬유 혼입량이 증가함에 따라 푸아송비 및 압축인성은 향상되었으나 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 큰 변화를 보이지 않았다. 강섬유 보강 콘크리트의 균열발생후 휨거동의 특성을 나타내는 잔여 휨강도 및 노치에서 시작된 균열면에서 에너지 소산능력은 강섬유의 혼입률 및 형상비에 따라 크게 좌우되었다. 특히 MC2010에서 정의된 사용 및 극한 상태한계에서의 잔여 휨강도는 강섬유 혼입량과 형상비가 증가함에 따라 증가되었다.

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This paper investigates the effect of high strength hooked-end steel fiber content and aspect ratio on the compressive and flexural performance of concrete. A total of ten mixtures were prepared and tested. Concretes with specific compressive strength of 30 MPa were reinforced with three different a...

This paper investigates the effect of high strength hooked-end steel fiber content and aspect ratio on the compressive and flexural performance of concrete. A total of ten mixtures were prepared and tested. Concretes with specific compressive strength of 30 MPa were reinforced with three different aspect ratios (l/d) of steel fibers 64, 67, and 80 and three different percentages of steel fibers 0.25, 0.50, and 0.75% by volume of concrete. Tensile strengths of steel fibers with l/d of 64, 67, and 80 are 2,000, 2,400, and 2,100 MPa, respectively. The compressive and flexural properties of plain and steel fiber-reinforced concrete (SFRC) mixtures were evaluated and compared. The experimental results indicated that the incorporation of high-strength hooked-end steel fibers had significant effects on the compressive and flexural performance of concrete. With the increase of steel fiber content, compressive performances, such as Poisson's ratio and toughness, of concrete were improved. The steel fibers with the least l/d of 67 resulted in a larger enhancement of compressive performances. The residual flexural strength, that is, post-cracking flexural resistance and toughness, of concrete is mainly depended on the dosage and aspect ratio of steel fibers. The residual flexural strength at serviceability (SLS) and ultimate limit state (ULS) defined in fib Model Code 2010 (MC2010) is increased as the fiber content and aspect ratio increase.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Shape of hooked-end steel fiber
그림 Fig. 2 Experimental setup for prismatic specimens (unit :mm)
표 Table 1 Mix proportion of concrete
표 Table 2 Properties of hook-end steel fibers
표 Table 3 Test results on compressive properties of cylindrical specimens
그림 Fig. 3 Typical compressive stress-strain curves of SFRC cylindrical specimens
그림 Fig. 4 Definition of compressive toughness
그림 Fig. 5 Poisson's ratio-strain curves of cylindrical specimens incorporating steel fibers with aspect ratio of 80
그림 Fig. 6 Typical flexural stress-CMOD curves of SFRC prismatic specimens
표 Table 4 Test results on flexural properties of prismatic specimens
그림 Fig. 7 Fiber content effect on residual flexural strength
$Fig. 8 Fiber aspect ratio effect on fracture energy$ 그림 Fig. 8 Fiber aspect ratio effect on fracture energy
$Fig. 9 Division of fracture surface$ 그림 Fig. 9 Division of fracture surface
$Table 5 Number of fibers distributed on fracture surface$ 표 Table 5 Number of fibers distributed on fracture surface

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