프리캐스트콘크리트 슬래브의 굴곡 성능에 대한 표면거칠기의 영향 Effect of substrate surface roughness on the flexural performance of concrete slabs strengthened with a steel-fiber-reinforced concrete layer
최근 프리캐스트콘크리트 슬래브에 강섬유보강콘크리트(SFRC)층을 추가한 새로운 보강 방법이 소개되었다. 이 연구에선 SFRC 오버레이로 강화된 프리캐스트콘크리트 슬래브의 복합거동에 다른 처리법을 사용하는 효과가 실험적으로 평가되었다. 또한 기존의 철근 콘크리트 오버레이와 비교하여 장점과 단점을 조사하였다. 이 분석을 통해 전 세계적으로 관심이 높아지고 있는 프리캐스트콘크리트 슬래브에 강섬유보강콘크리트(SFRC)층을 추가한 새로운 보강 방법에 관한 현재와 향후 연구 방향을 설정하는 데 매우 큰 도움이
1. 분석자서문
최근 프리캐스트콘크리트 슬래브에 강섬유보강콘크리트(SFRC)층을 추가한 새로운 보강 방법이 소개되었다. 이 연구에선 SFRC 오버레이로 강화된 프리캐스트콘크리트 슬래브의 복합거동에 다른 처리법을 사용하는 효과가 실험적으로 평가되었다. 또한 기존의 철근 콘크리트 오버레이와 비교하여 장점과 단점을 조사하였다. 이 분석을 통해 전 세계적으로 관심이 높아지고 있는 프리캐스트콘크리트 슬래브에 강섬유보강콘크리트(SFRC)층을 추가한 새로운 보강 방법에 관한 현재와 향후 연구 방향을 설정하는 데 매우 큰 도움이 될 것으로 판단된다.
2. 목차
1. 배경
2. 강섬유보강콘크리트(SFRC) 배합 설계
3. 실험 계획
3.1. 강섬유보강콘크리트 시편 실험
3.2. 슬래브 실험
3.3. 강섬유보강콘크리트 시편 실험 결과
4. 슬래브 실험 결과
4.1. 하중-처짐 그래프
4.2. 균열 패턴
4.3. 처짐 및 접촉면의 미끄러짐 상관관계
5. 결론
이 연구에서는 강섬유를 활용한 프리캐스트콘크리트 슬래브의 구조적인 거동과 기존의 철근콘크리트보강프리캐스트콘크리트 슬래브와 비교분석하였다. 또한 경계면 처리 방식(Interface Treat-ment)에 따른 프리캐스트콘크리트 슬래브의 거동에 미치는 영향을 평가하였다.
첫째로, 최적 강섬유 함량 결정을 위해 강섬유 함량 0~1.5%의 범위로108개의 샘플을 제작하여 실내 실험을 실시하였다. 이 실험에서 압축강도, 휨강도, 쪼갬인장강도를 측정하였으며, 콘크리트 슬래브는 강섬유의 추가로 압축강도는 약간 작아지지만 휨강도 및 쪼갬인장강도가 높아지는 결과를 보여주었다. 이 결과로 강섬유 1.0% 함량을 추천한다.
두 번째 단계는 각각 다른 경계면 처리 방식 및 상부강화 방법으로 제작된 네 가지 프리캐스트콘크리트 슬래브의 비교실험이었다. 세 가지 프리캐스트콘크리트는 함량이 비슷한 강섬유를 활용하여 강화하였으며, 나머지 한 가지는 기존의 철큰콘크리트보강프리캐스트콘크리트 슬래브였다. 이 중 두 가지 프리캐스트 슬래브는 횡방향으로, 하나는 종방향으로 표면을 거칠게 처리하고, 나머지 하나는 프리캐스트한 후 매끈한 표면 그대로 두어 세 가지 다른 표면처리법을 비교하였다.
콘크리트 슬래브에 강섬유는 기존의 철큰 콘크리트 보강 방법에 비하여 에너지흡수 성능 및 처짐을 약 7.5% 강화한다. 강섬유보강콘크리트의 첫 번째 균열은 일반적인 콘크리트 슬래브보다 훨씬 높은 하중(약 두 배)에서 처음으로 나타났다. 종방향, 횡방향 표면처리 모두에서 복합거동 형태를 확인하였다.
이 연구에서는 강섬유보강콘크리트(SFRC)가 프리캐스트콘크리트 슬래브 보강에 매우 실용적임을 확인하였으며, 강섬유보강콘크리트 사용 시 최적 강섬유 함량을 사용할 것을 강조하였다. 인터페이스의 거칠기 정도가 슬래브의 복합거동을 향상하는 쉬운 방법으로 실용화 가능하며, 표면처리가 되지 않은 인터페이스는 미끄러질 수 있으므로 프리캐스트콘크리트 슬래브 보강에 추천하지 않는다.
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※ 이 자료의 분석은 South Carolina Department of Transportation의 김다혜님께서 수고해주셨습니다.
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