Fracture Characteristics of Polypropylene Fiber Reinforced Concrete

폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 파괴특성 연구

An experimental research investigation of the fracture properties of polypropylene fiber reinforced concrete is reported. Fibers used in this experiment were two types, monofilament and fibrillated polypropylene fibers. Fiber length was 19 mm, and volume fractions were 0, 1, 2, and 3%. Also, as initial notch depths influence the fracture properties of fiber reinforced concrete, the notch depth ratios by specimen height were 0.15, 0.30 and 0.45. The main objective of this experimental program is to obtain the load-deflection and the load-CMOD curves, to investigate the fracture properties of the polypropylene fiber reinforced concretes. Therefore, the flexural specimen testings on the four-point bending were conducted. Then, the load-load point displacement and the load-crack mouth opening displacement curves were measured. The effects of different volume fractions of the monofilament and the fibrillated polypropylene fiber reinforced concrete on the compressive strength, flexural strength and toughness, stress intensity factor, and fracture energy were investigated through the experimental results.

본 연구에서는 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 파괴특성을 알아보기 위해 Monofilament 섬유와 Fibrillated 섬유의 두 종류 폴리프로필렌 섬유를 선택하여 10$\times$10$\times$50 cm 보 시편을 만들었는데, 이때 사용된 두 종류의 섬유 길이는 19 mm이고, 섬유 혼입량은 0%, 1%, 2%, 3%로 하였으며, 초기균열 깊이의 영향을 알아보기 위해 초기 균열길이를 각 섬유 혼입량에 따라 1.5cm, 3.0cm, 4.5cm로 하여 실험을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 파괴특성을 규명하기 위해 보 시편에 대한 4 점 하중 휨시험을 통해 하중-하중점 변위 곡선을 각 시편에 대해 측정하였고, 이때 COD 게이지를 이용하여 하중-CMOD 곡선도 측정할 수 있었다. 이러한 실험결과를 통해, 섬유혼입량과 초기 균열 깊이에 따른 압축강도, 휨강도 및 휨인성, 응력확대계수, 파괴에너지 등이 규명되었다. 이러한 결과에 대한 분석으로부터 Fibrillated 폴리프로필렌 섬유가 Monofilament 섬유보다 연성 효과가 큰 것을 알 수 있었으며, 특히 하중-CMOD 곡선으로부터 계산되는 파괴에너지인 Jc가 믿을만한 파괴특성 인자임을 알 수 있었다.