시험체 형상 및 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성 평가에 관한 연구 An Evaluation on Toughness of Ductile Fiber Reinforced Cementitious Composite according to Thickness and restrained method원문보기
일반적으로 콘크리트는 높은 압축강도에 비해 매우 낮은 휨강도 및 인장강도를 가진 재료지만 고인성 콘크리트의 경우 다량의 섬유를 혼입함으로써 높은 인장강도를 가지는 한편, 균열 발생 후에도 변형경화 현상을 보이며 높은 인성을 가지게 된다. 따라서 이러한 고인성 콘크리트의 인장특성을 평가하기 위해서는 기존 콘크리트의 시험방법과 다른 일축인장시험이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 콘크리트의 압축시험에 있어서도 치수, 형상, 단부조건 등의 요인이 변하면 얻어지는 결과가 상이한 상황에서, 시멘트계 재료의 인장시험에서는 재료의 특성상, 섬유의 배향 문제에서부터 섬유길이와 공시체 단면치수의 관계가 결과에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 시험체 치수 및 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성을 검토하였고, 시험체 치수가 얇아질수록 섬유배열이 곧게 되어 더 높은 성능을 발휘함을 확인 할 수 있었다.
일반적으로 콘크리트는 높은 압축강도에 비해 매우 낮은 휨강도 및 인장강도를 가진 재료지만 고인성 콘크리트의 경우 다량의 섬유를 혼입함으로써 높은 인장강도를 가지는 한편, 균열 발생 후에도 변형경화 현상을 보이며 높은 인성을 가지게 된다. 따라서 이러한 고인성 콘크리트의 인장특성을 평가하기 위해서는 기존 콘크리트의 시험방법과 다른 일축인장시험이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 콘크리트의 압축시험에 있어서도 치수, 형상, 단부조건 등의 요인이 변하면 얻어지는 결과가 상이한 상황에서, 시멘트계 재료의 인장시험에서는 재료의 특성상, 섬유의 배향 문제에서부터 섬유길이와 공시체 단면치수의 관계가 결과에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 시험체 치수 및 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성을 검토하였고, 시험체 치수가 얇아질수록 섬유배열이 곧게 되어 더 높은 성능을 발휘함을 확인 할 수 있었다.
As a general rule, concrete has higher compression strength than bending and toughness. but Ductile fiber reinforced cementitious composite has high toughness property owing to adding a large volume fiber. Therefore uniaxial tensile strength test is imperative to evaluate high toughness property of ...
As a general rule, concrete has higher compression strength than bending and toughness. but Ductile fiber reinforced cementitious composite has high toughness property owing to adding a large volume fiber. Therefore uniaxial tensile strength test is imperative to evaluate high toughness property of ductile fiber reinforced cementitious composite in comparison with general concrete test. but in testing compression strength, Result is different by factor of thickness, shape and edge condition. Uniaxial tensile strength test is affected by fiber's length and section area because of cementitious composite property and factor of fiber arrangement. This study evaluates toughness property of ductile fiber reinforced cementitious composite according to thickness and edge condition. The more thickness is thin, the more high performance by fiber arrangement
As a general rule, concrete has higher compression strength than bending and toughness. but Ductile fiber reinforced cementitious composite has high toughness property owing to adding a large volume fiber. Therefore uniaxial tensile strength test is imperative to evaluate high toughness property of ductile fiber reinforced cementitious composite in comparison with general concrete test. but in testing compression strength, Result is different by factor of thickness, shape and edge condition. Uniaxial tensile strength test is affected by fiber's length and section area because of cementitious composite property and factor of fiber arrangement. This study evaluates toughness property of ductile fiber reinforced cementitious composite according to thickness and edge condition. The more thickness is thin, the more high performance by fiber arrangement
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제안 방법
또한 시험방법에 있어서 박판형 시험체의 손상 또는 미끄러짐이 없이 단단히 고정할 수 있도록 설계하였고 슬립이 발생하지 않도록 시험체와의 접합부는 섬유보강재료를 사용하여 마찰력을 극대화 할 수 있도록 마감하였고 상하부 구속부분는 직접인장 시험에 있어서 초기 하중에 의한 편심이 작용하지 않도록 시험체의 4방향 조절이 가능한 핀접으로 하였다. 고정단의 단부구속의 경우 초기변형발생이후 구속장치로 고정단이 가능하도록 제작하였다.
따라서 본 연구에서는 시험체의 다양한 치수 및 단부 구속방법을 달리하여 적용하여 제안된 직접인장 시험방법을 통하여 콘크리트의 인장특성을 평가하였다.
본 연구에 사용된 재료 및 섬유의 기초 물성을 표 2에 나타내었다. 또한 본 연구에 제안된 직접인장시험방법으로 그림 5와 같이 구성된 장치를 통하여 0.15mm/min의 속도로 인장력이 작용하도록 하였으며 재령 28일 시험을 실시하였다. 또한 시험방법에 있어서 박판형 시험체의 손상 또는 미끄러짐이 없이 단단히 고정할 수 있도록 설계하였고 슬립이 발생하지 않도록 시험체와의 접합부는 섬유보강재료를 사용하여 마찰력을 극대화 할 수 있도록 마감하였고 상하부 구속부분는 직접인장 시험에 있어서 초기 하중에 의한 편심이 작용하지 않도록 시험체의 4방향 조절이 가능한 핀접으로 하였다.
15mm/min의 속도로 인장력이 작용하도록 하였으며 재령 28일 시험을 실시하였다. 또한 시험방법에 있어서 박판형 시험체의 손상 또는 미끄러짐이 없이 단단히 고정할 수 있도록 설계하였고 슬립이 발생하지 않도록 시험체와의 접합부는 섬유보강재료를 사용하여 마찰력을 극대화 할 수 있도록 마감하였고 상하부 구속부분는 직접인장 시험에 있어서 초기 하중에 의한 편심이 작용하지 않도록 시험체의 4방향 조절이 가능한 핀접으로 하였다. 고정단의 단부구속의 경우 초기변형발생이후 구속장치로 고정단이 가능하도록 제작하였다.
본 연구의 실험계획은 표 1에 나타낸 바와 같이 W/B 40%, S/B 5%, PE 2%의 배합과, 규사의 비율을 늘린 S/B 35%의 배합을 사용하여 시험체 형상과 시험방법에 따라 직접인장시험을 실시하였다. 시험체 형상의 경우 다음 그림1의 박판두께 조절판을 사용하여 시험체의 판두께를 10, 20, 30mm로 달리하여 평가하였으며, 시험방법의 경우 다음 그림 3, 그림 4과 같이 단부의 구속여부를 달리하여 S/B35의 20mm 시험체의 직접인장 시험평가를 실시하였다.
본 연구의 실험계획은 표 1에 나타낸 바와 같이 W/B 40%, S/B 5%, PE 2%의 배합과, 규사의 비율을 늘린 S/B 35%의 배합을 사용하여 시험체 형상과 시험방법에 따라 직접인장시험을 실시하였다. 시험체 형상의 경우 다음 그림1의 박판두께 조절판을 사용하여 시험체의 판두께를 10, 20, 30mm로 달리하여 평가하였으며, 시험방법의 경우 다음 그림 3, 그림 4과 같이 단부의 구속여부를 달리하여 S/B35의 20mm 시험체의 직접인장 시험평가를 실시하였다.
성능/효과
(1) 시험체 형상에 따른 고인성 콘크리트의 인장 특성은 시험체의 치수가 작아질수록 규사의 혼입율에 관계없이 인장변형이 큰 것으로 나타났으며 이는 시험체의 제조시 섬유의 배열이 영향을 받은 것으로 얇을수록 균질하게 제작된다고 사료 되어진다.
(2) 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성은 고정단인 시험체가 회전단에 비하여 시험체가 비틀림을 발생으로 인해 하중의 집중된 것으로 사료된다.
다음 그림 7(a)는 S/B5% 의 시험체의 치수에 따른 직접인장 시험평가 결과를 나타낸 것으로 시험체의 치수가 작아질수록 더 높은 인장변형 성능을 나타내었다. 최대인장응력을 기준으로 변형성능은 두께가 10mm시험체의 경우 7%, 20mm의 경우 4%, 30mm의 경우 2%정도로 그림 6에서 보는 바와 같이 시험체의 치수가 작아질수록 균열의 발생의 밀도는 더 높았다.
다음 그림 7(a)는 S/B5% 의 시험체의 치수에 따른 직접인장 시험평가 결과를 나타낸 것으로 시험체의 치수가 작아질수록 더 높은 인장변형 성능을 나타내었다. 최대인장응력을 기준으로 변형성능은 두께가 10mm시험체의 경우 7%, 20mm의 경우 4%, 30mm의 경우 2%정도로 그림 6에서 보는 바와 같이 시험체의 치수가 작아질수록 균열의 발생의 밀도는 더 높았다. 측정한 시험체간에 편차가 다소 발생하긴하였으나 이는 시험체 제작시 섬유의 분포상태 및 배열상태의 발생의되는 오차로 사료된다.
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