Effect of Reinforcing Fiber Types on Lap Splice Performance of High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite(HPFRCC)

This paper investigates the lap splice performance of structural steel bars embedded in high performance fiber reinforced cementitious composite(HPFRCC) with various matrix ductilities. Matrix ductility is governed fiber type and fiber volume fraction. Fiber types were polypropylene(PP), polyethylene(PE) and hybrid fiber[polyethylene fiber+steel cord(PE+SC)]. The lap splice length$(l_d)$ was calculated according to the relevant ACI code requirements for reinforcing bars in normal concrete. As the result of tests, lap splice strength of HPFRCC using PE1.5 and hybrid fiber increased by up to $82{\sim}91$ percent more than that of concrete. Splice strength and energy absorption capacity of PE0.75+SC0.75 or PE1.5(fiber volume fraction 1.5%) specimen increased more than that of PP2.0(fiber volume fraction 2.0%) specimen. Therefore lap splice performance depends on fiber tensile strength and Young's modulus more than fiber volume fraction. Also, HPFRCC appear multiple crack and ductile postpeak behavior due to bridging of fiber in cementitious composite.

보강 섬유 종류에 따른 고인성 시멘트 복합체내에서 철근의 겹침 이음 성능

본 논문은 다양한 연성 능력을 갖는 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 성능을 평가하고자 하였으며, 시멘트 복합체의 연성은 보강 섬유의 종류 및 혼입률에 따라 좌우되게 된다. 본 연구에 사용된 섬유는 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE),그리고 PE 섬유와 5연선의 강섬유를 하이브리드하여 사용하였으며, PP 섬유의 혼입률은 2.0%, PE 및 하이브리드 고인성 시멘트 복합체의 혼입률은 1.5%로 하였다. 철근의 겹침이음길이는 일반 콘크리트에서 철근의 겹침 이음에 사용되는 ACI 규준에 의해 산정하였다. 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 실험을 수행한 결과, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도가 콘크리트에 비해 $82{\sim}91%$정도 높게 나타났으며, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도 및 에너지 흡수 능력이 PP2.0에 비해 높은 것으로 나타났다. 따라서 철근의 겹침 이음 성능은 섬유의 혼입률보다는 섬유의 인장강도 및 탄성계수에 의해 향상됨을 알 수 있었다. 또한 고인성 시멘트 복합체는 시멘트 복합체 내에서 섬유의 가교 작용으로 인해 미세균열의 분산 특성 및 최대강도 이후 연성적인 강도 저하를 보이는 것으로 나타났다.