Optimum Combination of Carbon and Glass Fiber Composite to Obtain the Hybrid Effect

Using combinations of carbon and glass fiber composites normally used for strengthening of concrete structures, the hybrid effect from strengthening concrete structures using the composite is studied. To produce the hybrid effects, the specimens were made with optimum proportions of carbon fibers with glass fibers. Then, direct tensile tests were conducted on the hybrid FRP (fiber reinforced polymer) specimens. Unlike the woven fiber sheet currently used in construction sites, the FRP specimens have to be directly combined with the fibers, which make the work very complicated. Therefore, direct tensile test specimens manufacturing method based on the combination of high-tension carbon fibers and E-type glass fibers was proposed and the effects of hybridization is studied through the direct tensile test. By comparing the ductility index, the modulus of elasticity, and the stress-strain curves of the specimens, the most optimum glass to carbon fiber combination ratio for the hybrid FRP was found to be 9 to 1 with ductile K-type epoxy. The study results are discussed in detail in the paper.

하이브리드 효과를 주는 탄소섬유와 유리섬유의 최적 조합비

철근콘크리트 구조물의 보강에 자주 사용하는 탄소 섬유나 유리 섬유 대신에 이 두 가지 섬유를 동시에 사용하여 하이브리드 효과를 얻기 위한 연구를 시도하였다. 하이브리드 효과를 얻기 위해서는 탄소 섬유와 유리 섬유를 적절한 비율로 조합해야 되며, 이러한 비율로 제작된 실험체를 이용하여 하이브리드 FRP 직접 인장 실험을 수행할 수 있다. 하이브리드 FRP 실험체는 직조된 섬유 시트를 이용하는 현장과 다르게, 섬유를 직접 조합해야 하는 이유로 작업이 쉽지 않다. 따라서 이 연구에서는 고강도 탄소 섬유와 E형 유리 섬유의 조합에 따른 1축 직접 인장 실험체의 제작 방법을 제안하여 실험을 통하여 하이브리드 효과를 분석하였다. 하이브리드 FRP로 가장 적합한 섬유 조합은 연성 지수, 탄성계수 및 응력-변형률 곡선을 비교한 결과 연성 K형 에폭시를 사용한 유리 섬유 : 탄소 섬유 = 9 : 1(체적비)가 가장 적합한 것으로 평가되었다.