Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
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An Experimental Study on the Mechanical Properties of HPFRCCs Reinforced with the Micro and Macro Fibers

마이크로 및 매크로 섬유에 의해 보강된 고인성 시멘트 복합재료의 역학적 특성에 관한 실험적 연구

  • Kim Moo-Han (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim Jae-Hwan (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim Yong-Ro (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim Young-Duck (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University)
  • Published : 2005.04.01
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Abstract

HPFRCC(High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite) is a class of FRCCs(Fiber Reinforced Cementitious Composites) that exhibit multiple cracking. Multiple cracking leads to improvement in properties such as ductility, toughness, fracture energy, strain hardening, strain capacity, and deformation capacity under tension, compression, and bending. These improved properties of HPFRCCs have triggered unique and versatile structural applications, including damage reduction, damage tolerance, energy absorption, crack distribution, deformation compatibility, and delamination resistance. These mechanical properties of HPFRCCs become different from the kinds and shapes of used fiber, and it is known that the effective size of fiber in macro crack is different from that in micro crack. This paper reports an experimental findings on the mechanical properties of HPFRCCs reinforced with the micro fiber(PP50, PVA100 and PVA200) and macro fiber(PVA660, SF500). Uniaxial compressive tests and three point bending tests are carried out in order to compare with the mechanical properties of HPFRCCs reinforced with micro fibers or hybrid fibers such as compressive strength, ultimate bending stress, toughness, deformation capacity and crack pattern under bending, etc.,

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

Keywords

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