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합성섬유를 사용한 변형경화형 시멘트 복합체의 휨 및 인장성능

Flexural and Tensile Performance of Strain-Hardening Cement Composite with Synthetic Fibers

한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권 1호, 2008 Apr. 24, 2008년, pp.925 - 928  

김선우 (충남대학교, 고지능 콘크리트 구조연구실) ,  이민정 (충남대학교, 고지능 콘크리트 구조연구실) ,  장용헌 (충남대학교, 고지능 콘크리트 구조연구실) ,  장광수 (충남대학교, 고지능 콘크리트 구조연구실) ,  송선화 (충남대학교, 고지능 콘크리트 구조연구실) ,  윤현도 (충남대학교, 건축공학과)

초록
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최근 내진부재 및 기존 구조물의 내진보강요소의 손상제어(Damage tolerance)성능을 충족할 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-hardening cement composites, SHCC)의 개발 및 활용 연구가 진행 중이며, 하이브리드화에 따른 경제성 및 성능향상 가능성도 보고되고 있다. 그러나 이러한 우수한 성능을 갖는 SHCC 재료가 실구조물의 보수/보강재 및 내진보강부재에 적용되기 위해서는 우수한 인장성능 발현뿐만 아니라, 보강섬유의 단가를 고려한 경제적 효과(Economical efficiency) 및 시공성 (Workability)이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도 탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교 분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fiber is an important ingredient in strain-hardening cementitious composite (SHCC), which can control fracture of cementitious composite by bridging action. The properties of reinforcing fiber, as tensile strength, aspect ratio and elastic modulus, have great effect on the fracture behavior of SHCC....

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도․탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교․분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열 제어성능을 규명하고자 한다.
  • 본 연구에서는 시멘트 복합체에 변형경화특성을 부여하기 위한 보강섬유 중 마이크로 합성섬유 중 인장 강도 및 탄성계수 등 기계적 특성이 매우 우수한 PE 섬유를 사용하였다. 또한 PE 섬유에 비해 기계적 특성은 다소 저하되나 시공성능 및 섬유의 단가를 고려한 경제성이 우수한 PVA 섬유를 사용함으로써 보강 섬유 사용시 소요성능 및 경제성을 모두 고려하고자 하였다. 사용된 보강섬유의 형상 및 기계적 특성은 그림 2 및 표 2와 같다.
  • 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도․탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교․분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열 제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 물시멘트비 및 보강섬유의 종류 및 혼입율이 SHCC 재료특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하고자 하며, 이를 휨 및 직접인장성능을 실시하였다. 휨성능 평가를 위하여 KS F 2408에 준한 100mm×100mm×400mm의 휨몰드, 직접인장성능 평가를 위한 덤벨형(Dumbbell shape) 시험체를 제작하였다.
  • 45로 배합계획하였다. 이 때 PVA1.3+PE0.2 시험체에 대해서는 물시멘트비 0.40인 경우를 고려함으로써 시멘트 복합체의 강도 증가 및 공기량 감소가 보강섬유의 부착성능 및 SHCC의 휨 및 인장성능과의 상관관계를 평가하고자 하였다.
  • 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열 제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.
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