Tensile Stress-Strain Relation of ECC (Engineered Cementitious Composite) Accounting for Bridging Curve

실제 균열면응력-변위 곡선을 고려한 ECC의 1축 인장거동 관계

An engineered cementitious composite (Engineered Cementitious Composite) had been developed in previous study. Theoretical prediction of the tensile stress-strain relation of ECC is important in providing the material constitutive relation necessary for designing structural members. But, few studies have been reported with regard to predicting the tensile stress-strain relation of ECC. Prediction of the tensile stress-strain relation of ECC accounting for actual bridging curve, such as fiber dispersion is needed. The present study extends the work as developed by Kanda et al., by modeling the bridging curve, accounting for fiber dispersion, the degree of matrix spalling, and fiber rupture to predict the tensile stress-strain relation of ECC. The role of material variation in the bridging curve, such as number of effective fiber actually involved in the bridging capacity and how it affects the multiple cracking process is discussed. The approach for formulating the tensile stress-strain relation is discussed next, where the procedure for obtaining the necessary parameters, such as the crack spacing, is presented. Finally, the predicted stress-strain relation will be validated with experimental tests results.

모르타르에 2 %이내의 합성섬유를 혼입함으로써 콘크리트의 수십, 수백 배에 달하는 인장변형률 경화거동을 보이는 ECC가 기존 연구에 의해 개발되었으며, ECC를 구조부재에 사용할 경우, 구조물의 성능개선이 매우 커질 것으로 판단된다. 그러나 ECC를 사용한 구조물을 설계할 때 중요한 요인인 ECC의 인장거동 관계 예측에 대해서는 많은 연구가 이루어지지 않았으며, 특히 보다 실제적인 인장거동 관계를 예측하기 위해서는 섬유분산성 등 실제의 균열면응력-변위 곡선을 고려한 연구가 필요하다. 따라서, 이 연구에서는 ECC의 인장거동 관계를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. ECC의 인장거동 예측방법은 초기균열강도, 인장강도, 인장변형률을 구하는 과정으로 구성되는데, 보다 합리적이고 실제적인 ECC의 인장거동 예측을 위하여 균열면응력에서 가교작용에 기여하는 유효섬유의 개수를 섬유의 기울어진 각도와 섬유사이의 간격에 따라 예측하였다. 또한 극한인장변형률 예측을 위하여 화상처리기법을 사용하였다. ECC의 인장실험결과와의 비교를 통하여 예측방법의 타당성을 평가하였다.