Composites Research

The Korean Society for Composite Materials (한국복합재료학회)
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Development of Hybrid Fiber-reinforced High Strength Lightweight Cementitious Composite

하이브리드 섬유로 보강한 고강도 경량 시멘트 복합체의 개발

  • Published : 2010.08.31
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Abstract

The purpose of this paper is to develop a Hybrid Fiber-reinforced High Strength Lightweight Cementitious Composite (HFSLCC) incorporated with lightweight filler and hybrid fibers for lightness and high ductility. Optimal ingredients and mixture proportion were determined on the basis of the micromechanical analysis and the steady-state cracking theory considering the fracture characteristics of matrix and the interfacial properties between fibers and matrix. Then 4 mixture proportions were determined according to the type and amount of fibers and the experiment was performed to evaluate the mechanical performance of those. The HFSLCC showed 3% of tensile strain, 4.2MPa of ultimate tensile stress, 57MPa of compressive strength and $1,660kg/m^3$ of bulk density. The mechanical performance of HFSLCC incorporated with PVA fibers of 1.0 Vol.% and PE fibers of 0.5 Vol.% is similar to those of the HFSLCC incorporated with fibers of 2.0 Vol.%.

이 논문의 목적은 경량 충진재와 하이브리드 섬유를 사용하여 경량성과 인장변형 성능이 우수한 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체(HFSLCC)를 개발하는 것이다. 이를 위하여 마이크로역학과 다수의 미세균열이 발생하기 위한 조건인 안정상태 균열이론을 바탕으로 시멘트 매트릭스의 파괴 특성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계 특성을 파악하여 사용재료 및 최적 혼입률을 결정하였으며, 섬유 종류와 양에 따라 4가지 배합을 결정하였다. 4가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 역학적 특성(직접인장, 압축강도, 단위질량)을 검증하였다. 검증 결과 4가지 배합으로 제조한 모든 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체는 변형률 경화거동을 보였으며, 역학 성능은 평균 변형률 약 3.0%, 최대인장강도 약 4.2MPa, 단위질량 및 압축강도는 각각 약 $1,660kg/m^3$와 57MPa를 나타내었다. 또한 PVA섬유 1.0%와 PE섬유 0.5%를 혼입한 경우 섬유 사용량이 적으면서 2.0% 섬유가 혼입된 복합체와 유사한 성능을 나타내었다.

Keywords

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