Abstract
This paper reports on a comprehensive study on the mechanical properties of expansive fiber-reinforced strainhardening cement composite (SHCC) materials containing various replacement levels (0, 8, 10, 12 and 14%) of an expansive admixture and 1.5% polyethylene (PE) fibers volume fraction. A number of experimental tests were conducted to investigate shrinkage, compressive strength, flexural strength, and direct tension behavior. Test results show that as expected, the different replacement levels of an expansive admixture have an important effect on the evolution of the free shrinkage of SHCC with a rich mixture. At the volume fraction of 1.5%, PE fibers in normal SHCC reduce free shrinkage deformation by about 30% in comparison to plain mortar. The replacement of an expansive admixture in SHCC material has led the SHCC to a better initial cracking behavior. Enhanced cracking tendency improved mechanical properties of SHCC materials with rich mixtures. Note that an increase in the replacement of expansive admixture from 10% to 14% does not lead to a significant improvement for mechanical properties; this implies that the replacement of 10% expansive admixture is sufficient.
SHCC(strain hardening cement composite)의 구성요소 중 섬유는 상당히 중요하며 가교작용에 의해 시멘트 복합체의 파괴양상을 조절 할 수 있고, 섬유의 인장강도, 탄성계수, 형상비와 같은 섬유의 특성은 SHCC 구조물에서의 파괴 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 콘크리트의 경우 수축에 따른 균열과 인장강도가 작게 나타나는 대표적인 단점을 가지고 있다. 또한 구조물에서 수축에 따른 균열은 피할 수 없게 되는 간과해서는 안되는 요소로, 팽창재를 사용함에 따라 초기수축균열을 줄여줄 수 있다. 따라서 이 논문에서는 팽창재를 사용한 SHCC의 변형 및 거동에 따른 성능을 평가하기 위하여 수축, 압축, 휨 및 인장 실험을 계획하였으며, 물바인더비 30%, 팽창재 대체량은 8~14%, 섬유의 혼입량은 1.5%를 사용하여 실험체를 계획 하였다. 또한 팽창재와 섬유 사용에 따른 영향을 평가하기 위하여 팽창재를 0, 10% 치환한 Mor 실험체를 계획 하였다. 팽창재를 사용함에 따라 발생한 SHCC의 팽창은 섬유에 의해 억제 되었으며, 팽창재를 사용함에 따라 전반적으로 성능이 향상되었으며, 팽창재를 10% 혼입한 실험체의 경우 가장 적절한 팽창량을 나타내는 것으로 판단된다.
