DOI QR코드

DOI QR Code

Influence of Water-Binder Ratio and Expansion Admixture on Mechanical Properties of Strain-Hardening Cement-Based Composite with Hybrid Steel and Polyethylene Fibers

강섬유와 폴리에틸렌 섬유를 함께 혼입한 SHCC의 물결합재비와 팽창재 치환유무에 따른 역학적 특성

  • Received : 2011.09.22
  • Accepted : 2012.05.02
  • Published : 2012.06.30

Abstract

Hybrid SHCC is being researched actively for its excellent performance in controlling macro and micro cracks using macro and micro fibers, respectively. However, a significant autogenous shrinkage of SHCC is expected since it possesses high unit cement volume in its mix proportion, resulting in autogenous shrinkage cracks. Therefore, this study was performed to evaluate mechanical property of shrinkage-reducing type hybrid SHCC mixed together with steel fiber and PE fiber with excellent micro/macro crack controlling performance. In order to evaluate mechanical property of shrinkage-reducing type hybrid SHCC, replacement ratios of 0% and 10% of expansive admixture and water to binder ratios of 0.45, 0.3, and 0.2 were considered as variables. Then, shrinkage, compressive, flexural, and direct tensile tests were performed. The test results showed that mix proportion with W/B 0.3 significantly improved mechanical performance by using 10% replacement of expansive admixture.

하이브리드 SHCC는 마이크로 섬유에 의한 마이크로 균열제어와 매크로 섬유에 의한 매크로 균열제어 성능이 뛰어나 다양한 분야에 적용가능성이 높은 재료로서 활발히 연구되고 있다. 그러나 SHCC는 부배합으로 자기수축에 의한 수축균열을 고려하여야 한다. 따라서 이 연구에서는 PE섬유와 강섬유가 함께 혼입된 팽창형 하이브리드 SHCC의 역학적 특성을 평가하고자 하였다. 하이브리드 SHCC의 역학적 특성을 평가하고자 W/B(45%, 30%, 20%)와 팽창재 대체유무(0%, 10%)를 변수로하였다. 시험은 수축, 압축, 직접인장 및 휨 시험을 수행하였다. 각 실험들을 통한 성능평가결과 10%의 팽창재를 대체한 W/B 30%의 하이브리드 SHCC에서 역학적 성능 개선이 가장 우수하였다.

Keywords

References

  1. Hsie, M., Tu, C., and Song, P. S., "Mechanical Properties of Polypropylene Hybrid Fiber-Reinforced Concrete," Materials Science and Engineering: A, Vol. 494, Issues 1-2, 2008, pp. 153-157. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.05.037
  2. 류승현, 김종필, 이영오, 윤현도, "CSA계 팽창재 종류 및 대체율에 따른 섬유보강 시멘트 복합체의 역학적 특성," 대한건축학회 논문집, 27권, 6호, 2011, pp. 39-48.
  3. 윤현도, 양일승, 한병찬, 김선우, 전에스더, 최창식, "꼬인 5연선 강섬유를 사용한 고인성 시멘트 복합체의 특성," 대한건축학회 논문집, 21권, 9호, 2005, pp. 3-10.
  4. 김윤일, 이양근, 김명성, "강섬유 혼입률이 강섬유보강 고강도 콘크리트의 작업성과 강도특성에 미치는 영향," 한국시공학회 논문집, 8권, 3호, 2008, pp. 75-83. https://doi.org/10.5345/JKIC.2008.8.3.075
  5. 양근혁, "강섬유와 PVA섬유로 하이브리드 보강된 콘크리트의 슬럼프 및 역학적 특성," 콘크리트학회 논문집, 22권, 5호, 2010, pp. 651-658. https://doi.org/10.4334/JKCI.2010.22.5.651
  6. 이영오, 윤현도, "팽창재 치환율에 따른 섬유보강 시멘트 복합체의 역학적 특성," 콘크리트학회 논문집, 22권, 5호, 2010, pp. 617-624. https://doi.org/10.4334/JKCI.2010.22.5.617
  7. 이현수, 한동엽, 한천구, 박문서, "팽창재 및 수축저감제가 강섬유보강 초고성능 시멘트 모르타르의 기초적 특성과 수축저감에 미치는 영향," 대한건축학회 논문집, 22권, 12호, 2006, pp. 97-104.
  8. 윤현도, 김선우, 전에스더, "섬유 혼입조건에 따른 섬유 보강 고인성 시멘트 복합체의 인장거동 특성," 대한건축 학회 논문집, 22권, 12호, 2006, pp. 79-86.
  9. 이선우, 김남호, "CSA 팽창재의 콘크리트에 사용," 콘크리트 학회지, 8권, 6호, 1996, pp. 59-66.
  10. Toutanji, H. A., "Properties of Polypropylene Fiber Reinforced Silica Fume Expansive-Cement Concrete," Construction and Building Materials, Vol. 13, Issue 4, 1999, pp. 171-177. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(99)00027-6
  11. 한국콘크리트학회, 콘크리트 구조설계기준 해설, 기문당, 2007, 523 pp.
  12. 박완신, 윤현도, 전에스더, 남상현, "섬유의 혼입이 변형 경화형 시멘트 복합체에 미치는 영향," 대한건축학회 논 문집, 25권, 11호, 2009, pp. 29-36.
  13. 원종필, 박찬기, "하이브리드 섬유보강 콘크리트의 특성 및 적용," 콘크리트 학회지, 18권, 1호, 2006, pp. 22-27.
  14. 김윤용, 김정수, 김희신, 하기주, 김진근, "마이크로역학에 의하여 설계된 ECC의 역학적 특성," 콘크리트 학회지, 17권, 5호, 2005, pp. 709-716. https://doi.org/10.4334/JKCI.2005.17.5.709

Cited by

  1. Tension-Stiffening and Cracking Behavior of 100 MPa Shrinkage-Compensated Ultra High-Strength Strain-Hardening Cement Composite (UHS-SHCC) Ties vol.25, pp.4, 2013, https://doi.org/10.4334/JKCI.2013.25.4.371