Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
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Crack Control of Flexure-Dominant Reinforced Concrete Beams Repaired with Strain-Hardening Cement Composite (SHCC) Materials

변형경화형 시멘트 복합체를 활용한 휨항복형 철근콘크리트 보의 균열제어

  • Cha, Jun-Ho (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Park, Wan-Shin (Dept. of Construction Engineering Education, Chungnam National University) ;
  • Lee, Young-Oh (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim, Sun-Woo (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University) ;
  • Yun, Hyun-Do (Dept. of Architectural Engineering, Chungnam National University)
  • Received : 2010.09.27
  • Accepted : 2010.12.10
  • Published : 2011.02.28
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Abstract

This paper presents an experimental study results on the crack control of flexure-dominant reinforced concrete beams repaired with strain-hardening cement composite (SHCC). Five RC beams were fabricated and tested until failure. One unrepaired RC beam was a control specimen (CBN) and remaining four speciemens were repaired with SHCC materials. The test parameters included two types of SHCC matrix ductility and two types of repair method (patching and layering). Test results demonstrated that RC beams repaired with SHCC showed no concrete crushing or spalling until final failure, but numerous hair cracks were observed. The control specimen CBN failed due to crushing. It is important to note that SHCC matrix can improve crack-damage mitigation and flexural behavior of RC beams such as flexural strength, post peak ductility, and energy dissipation capacity. In the perspective of crack width, crack widths in RC beams repaired with SHCC had far smaller crack width than the control specimen CBN under the same deflection. Especially, the specimens repaired with SHCC of PVA0.75%+PE0.75% showed a high durability and ductility. The crack width indicates the residual capacity of the beam since SHCC matrix can delay residual capacity degradation of the RC beams.

이 논문에서는 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)로 보수된 휨항복형 철근콘크리트 보의 균열제어 성능에 관한 실험적 연구를 다루었다. 이 실험을 위하여 총 5개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하였으며, 모든 실험체는 최종 파괴시 까지 균열제어 성능을 평가하였다. 실험체 계획시 보통 철근콘크리트 기준 실험체로 계획한 표준 실험체(CBN)와 섬유 혼입 조건에 따른 SHCC의 종류 및 SHCC 보수 방법(patching and layering)에 따라 각각 두 타입 씩 구분하여 제작하였다. 실험 결과 SHCC로 보수된 모든 실험체는 최종파괴시 끼지 취성파괴 및 폭렬현상 등이 발생하지 않았으며, 미세한 다수의 균열이 폭넓게 분포하는 경향을 보였으나, CBN 실험체의 경우는 콘크리트 표면 박리 및 취성적 파괴양상을 나타냈다. 이는 기존 철근콘크리트 보의 균열 손상 완화 및 휨성능 향상에 있어 SHCC의 우수한 모멘트 강도, 연성능력 및 최대하중 이후의 에너지소산능력 등이 원활하게 작용하였기 때문으로 판단된다. 또한 동일한 처짐에서의 균열폭을 비교한 결과 CBN 실험체에 비하여 SHCC로 보수된 모든 실험체가 실험체 전반에 걸쳐 미세한 균열이 다수 분포되는 양상을 나타냈다. 특히, PE섬유의 우수한 기계적 특성에 기인하여 PVA0.75+PE0.75의 혼입조건을 갖는 SHCC가 다소 높은 내구성 및 연성능력을 나타냈다. 이처럼 보의 사용성과 관련하여 균열폭의 진전은 매우 중요한 의미를 갖으며, SHCC를 기존 철근콘크리트 보의 보수보강재료로 활용하였을 때 구조물의 사용연한을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

References

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