Flexural and Tensile Performance of Strain-Hardening Cement Composite with Synthetic Fibers

합성섬유를 사용한 변형경화형 시멘트 복합체의 휨 및 인장성능

Fiber is an important ingredient in strain-hardening cementitious composite (SHCC), which can control fracture of cementitious composite by bridging action. The properties of reinforcing fiber, as tensile strength, aspect ratio and elastic modulus, have great effect on the fracture behavior of SHCC. To apply SHCC to structural member, SHCC must have economical efficiency and workability as well as own excellent tensile performance. For these purposes, four-point bending and direct tensile tests on SHCC with only hybrid synthetic fibers, total fiber volume fraction, $V_f$, is 1.5%, are carried out. The research emphasis is on the mechanical properties of SHCC made in Polyvinyl alcohol (PVA) and Polyethylene (PE) fibers, and how this affects the composite property, and ultimately its strain-hardening performance. Also, effect of hybrid type and water-cement ratio on the behavior of SHCC was evaluated in this paper.

최근 내진부재 및 기존 구조물의 내진보강요소의 손상제어(Damage tolerance)성능을 충족할 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-hardening cement composites, SHCC)의 개발 및 활용 연구가 진행 중이며, 하이브리드화에 따른 경제성 및 성능향상 가능성도 보고되고 있다. 그러나 이러한 우수한 성능을 갖는 SHCC 재료가 실구조물의 보수/보강재 및 내진보강부재에 적용되기 위해서는 우수한 인장성능 발현뿐만 아니라, 보강섬유의 단가를 고려한 경제적 효과(Economical efficiency) 및 시공성 (Workability)이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도 탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교 분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.