Abstract
This experimental study is to investigate the effects of the length and volume contents of steel, carbon and glass fibers on the fracture toughness and strength of concrete. The notched fiber reinforced concrete beams with different fiber length (30, 60mm) and fiber volume content (0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0%) were tested under 3-point bending, and the cylinderical specimens for compressive strength were tested by the UTM and PUNDIT. This study aimed at measuring the maximum load, compressive and flexural strength, deflection, CMOD and fracture energy, etc., The fracture energy was used as a means to evaluate the fracture toughness of concrete. The conclusions are as follows; The fracture toughness increased as the volume contents of each fiber increased, but it was little influenced by the length of steel fiber. And the fracture toughness increasing rate was high in SFRC and was similarly low in both CFRM and GFRM, but CFRM is more favorable than GFRM from the viewpoint of the fracture toughness. The flexural strength increased as the length of steel fiber and the volume contents of each fiber increased, and the flexural strength increasing rate was high in SFRC and was similarly low in both CFRM and GFRM, but CFRM was stronger than GFRM from the viewpoint of the flexural strength. The compressive strength was little influenced by the length and volume content of SFRC, but in both CFRM and GFRM it generally increased as the volume content increased.
일반적으로 콘크리트는 경제성, 압축강도, 내구성 및 강성 등이 우수한 물성을 가지고 있으나 인장, 휨 및 충격강도가 낮고 에너지 흡수능력이 작아서 취성적이며 균열에 대한 저항성이 작은 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해서 최근에 각종 섬유를 콘크리트 속에 분산시켜 만든 섬유보강콘크리트의 개발 및 이용이 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 본 연구에서는 강섬유, 탄소섬유 및 유리섬유를 각각 혼입한 콘크리트 직사각형보 및 원주형몰드를 제작하여 3점 휨파괴시험과 강도시험을 수행하여 각 섬유 및 그 혼입율과 길이가 콘크리트의 강도와 파괴인성에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과 파괴인성은 각 섬유의 혼입율이 증가할수록 증가하였고, 강섬유의 길이의 변화에는 거의 영향을 받지 않았다. 특히 강섬유의 경우 그 혼입율에 따른 파괴인성의 증가가 가장컸고 탄소 및 유리섬유의 경우는 똑같이 그 증가율이 완만하였으나 탄소섬유가 유리섬유보다 파괴인성 측면에서는 유리하였다. 휨강도는 각 섬유의 혼입율 및 길이가 증가할수록 증가하였으며, 그 증가는 강섬유의 경우 가장 컸고 탄소 및 유리섬유는 거의 같이 완만한 증가를 보였다. 또한 강섬유의 혼입율과 길이는 압축강도에 영향을 거의 미치지 않았으나 탄소 및 유리섬유의 경우는 그 혼입율의 증가에 따라 전반적으로 증가하였다.