Abstract
Recently, ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) having over 180 MPa compressive strength and 10 MPa tensile strength has been developed in Korea. However, UHPFRC represents different material properties with normal concrete (NC) and conventional high performance concrete (HPC) such as a high early age autogenous shrinkage and a rapid dry on the surface, because it has a low water-binder ratio and high fineness admixtures without coarse aggregate. In this study, therefore, to propose suitable experimental methods and regulations, and to evaluate mechanical properties at a very early age for UHPFRC, setting, shrinkage and tensile tests were performed. From the setting test results, paraffin oil was an appropriate material to prevent drying effect on the surface, because if paraffin oil is applied on the surface, it can efficiently prevent the drying effect and does not disturb or catalyze the hydration of cement. From the ring-test results, it was defined that the shrinkage stress is generated at the time when the graph tendency of temperature and strain of inner steel ring is changed. By comparing with setting test result, the shrinkage stress was firstly occurred as the penetration resistance of 1.5 MPa was obtained, and it was about 0.6 and 2.1 hour faster than those of initial and final sets. So, the starting time of autogenous shrinkage measurement (time-zero) of UHPFRC was determined when the penetration resistance of 1.5 MPa was obtained. Finally, the tensile strength and elastic modulus of UHPFRC were measured from near initial setting time by using a very early age tensile test apparatus, and the prediction models for tensile strength and elastic modulus were proposed.
최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.
