Determination of Bond Strength and Fracture Energy of a Bi-material Cylinder with Peny-shaped Interface Crack by Pull-off Test

직접인장시험에 의한 원형 비부착면이 삽입된 신.구 콘크리트의 부착강도 및 파괴에너지 산정

To determine the pure bond strength between substrate and its overlayed concrete material, a direct pull-off test method was introduced by using a bi-material cylinder with which a penny-shaped crack was mountained at its interface. First, to evaluate the stress magnification or concentration at the interface, the energy release rates of a penny-shaped interface crack in remote tension loading on a bi-material cylinder were determined in terms of different modulus ratios and undonded area ratios(crack ratios) using a commercial finite element program. Then the energy release rates were calibrated as non-dimensional values in consideration of structural dimensions and applied forces. And to evaluate whether this new pull-off test method gives sound test results, three different sizes of unbended area ratios were incorporated along their interface in bi-material cylinders(sulphur polymer concrete + old concrete). Test results showed that all specimens were broken off at their interfaces as intended. Also the FEM analyses and test results indicated that a bi-material specimen with unbended area ratio of 0.4$\sim$0.6 is suitable for best accurate testing.

신 구 콘크리트의 부착강도 시험시 두 재료의 계면에서 파괴가 유도되어 순수한 부착강도를 측정할 수 있도록 계면에 원형의 비부착면을 삽입하여 직접인발시험에 의해 부착강도를 측정하는 실험방법을 제시하였다. 먼저, 새로 제안한 실험방법에 의해 계면에서 응력이 집중되는 정도를 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하여 두 재료의 탄성계수비 및 비부착면의 면적 (균열률)에 따른 계면에서의 파괴에너지를 산정하였으며, 부재의 크기 및 하중에 대한 보정을 감안하여 무차원함수로 환산하였다. 그리고 본 연구에서 제시된 부착강도 시험방법의 신뢰성을 입증하기 위해, 3가지 크기의 원형 비부착면(균열률 0.2, 0.4. 0.6)이 삽입된 신 구 콘크리트 복합시편(유황 폴리머 콘크리트+보통 콘크리트)을 사용하여 부착강도를 측정하였고 앞서 전개된 무차원함수로부터 계면 파괴에너지를 역산하였다. 시험결과, 모든 시편이 계면에서 파괴가 유도되었다. 또한 실험 데이터 및 해석결과를 분석하여 균열률이 0.4$\sim$0.6인 경우에 부착강도의 오차가 가장 적게 발생될 수 있음을 파악하였다.