• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.229-236
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• 2015

콘크리트는 압축강도가 증가할수록 취성적인 성질이 두드러지는데, 이를 보완하기 위해 강섬유를 혼입하여 콘크리트에 연성을 부여하는 강섬유 보강 콘크리트에 대한 연구가 진행되고 있다. 강섬유 보강 콘크리트는 섬유 혼입률에 따라 역학적 특성이 달라지며, 일반적으로 1.5%의 혼입률이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 섬유 혼입률 2%를 초과하게 되면 섬유 뭉침현상이 발생하는데, 이로 인해 역학적 특성이 저하된다. 본 연구에서는 2% 이상의 높은 혼입률에서 섬유의 분산성을 향상시키기 위해 굵은 골재 크기를 변수로 재령에 따른 강섬유 보강 콘크리트의 압축거동에 대해 평가하였다. 굵은 골재 크기에 따른 굳지 않은 성상, 압축강도, 탄성계수 및 압축인성 등을 평가한 결과 섬유 혼입률이 증가할수록 공기량은 증가하였으며, 공기량이 증가함에 따라서 슬럼프는 감소하였다. 또한 골재 크기가 압축강도 및 탄성계수에 미치는 영향은 미소하였지만, 섬유의 분산성을 향상시켜 압축인성 및 최대하중 이후 거동에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 또한 강섬유 보강 콘크리트의 압축인성은 재령이 지날수록 감소하게 되는데, 굵은 골재 크기가 감소할수록 압축인성의 감소율이 줄어들어 보다 안정적인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 나타난 것과 같이 강섬유 보강 콘크리트의 굵은 골재 크기를 조절하여 높은 혼입률을 갖는 강섬유 보강 콘크리트의 섬유 분산성과 연성적인 거동을 부여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.67-75
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• 2011

이 연구에서는 UHPCC에서 강섬유 혼입률이 압축거동에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였으며, 그 결과로부터 UHPCC에 적용가능한 압축거동 모델을 제시하고자 하였다. 섬유혼입률 0~5 vol.%에 대해 실험을 수행한 결과, 섬유혼입률이 증가함에 따라 압축강도 및 그 때의 극한변형률 및 탄성계수가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 100 MPa 이하의 강섬유보강 콘크리트에 대한 기존 연구 결과들과 비교했을 때, 압축강도는 섬유보강효과가 거의 동일한 경향을 나타내는 반면, 극한변형률과 탄성계수에 대한 섬유보강효과는 상대적으로 훨씬 적게 나타났다. 섬유혼입률이 증가함에 따른 UHPCC의 압축강도, 극한변형률 및 탄성계수의 변화를 섬유보강지수(RI)를 이용한 선형관계식으로 표현하였다. UHPCC의 압축거동에 대한 섬유보강효과는 거동의 형상에 전혀 영향을 미치지 않으며, 다만 압축강도와 그 때의 극한변형률 및 탄성계수에 영향을 미치는 점을 고려하여 UHPCC의 압축응력-변형률 관계를 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.631-637
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• 2007

연구의 촛점은 강섬유 보강 고강도콘크리트와 고장력 철근 사이의 부착 특성을 평가하였다. 강섬유 혼입률에 따른 2가지 종류의 고강도콘크리트에서 고장력 철근의 부착 성능을 평가하기 위하여 직접 부착 실험을 실시하였다. 또한 콘크리트의 압축강도의 영향을 최소로 고려하여 강섬유 혼입률에 따른 부착강도의 영향을 결정하기 위하여 상대 부착강도를 정의하였다. 부착 성능 실험 결과 강섬유의 혼입률이 증가할수록 증가하였으며 강도가 높은 콘크리트 배합에서 더 우수한 결과를 나타내었다. 콘크리트의 강도에 대한 영향을 최소로하여 강섬유 혼입률에 따른 영향을 분석하기 위한 상대부착강도 평가 결과 섬유의 사용량이 증가할수록 상대부착강도가 증가하여 섬유의 혼입률은 고강도콘크리트의 강도에 관계없이 부착강도가 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1677-1685
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• 2014

섬유를 콘크리트의 보강재로 소량 혼입한 섬유 보강 콘크리트는 콘크리트의 인장저항 능력과 연성능력을 향상시킬 수 있다. 최근에는 강섬유의 적용성이 확대됨에 따라 강섬유 길이의 연장을 통해 보강의 효과를 증대시키고 있다. 섬유의 길이 연장은 동일한 시공성과 품질성을 위해 섬유 혼입률을 동시에 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 35mm, 60mm 길이의 강섬유와 화학적인 안정성과 내구성, 경제성 등이 우수한 보강 재료로 평가되어지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 대해 섬유혼입률 1.0% 이하에서의 휨 성능을 평가하였다. 강섬유 혼입률이 0.25% 이상, 폴리프로필렌 섬유는 혼입률 0.5% 이상에서 균열강도 도달 후 취성 파괴되는 무보강보의 파괴거동을 개선하는 효과가 나타났다. 다만, 폴리프로필렌 섬유가 혼입된 보강 콘크리트는 균열 이후 deflection-softening 거동을 보였다. 그러나, 0.5%이상의 폴리프로필렌이 혼입된 보강보는 균열 이후 최대강도가 균열강도의 약 60~80%정도 강도회복을 보였으며, 강섬유에 비해 균열 이후 응력감소현상을 지연시키는 경향이 뛰어난 것으로 판단된다. 결론적으로 폴리프로필렌 보강콘크리트는 0.75% 혼입률 이상에서는 충분히 만족할 만한 구조적 휨 성능 향상을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 폴리프로필렌 1.0% 보강 콘크리트의 에너지 흡수 성능은 0.5%, 0.75%가 혼입된 강섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수성능과 거의 비슷한 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.761-768
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• 2012

이 연구는 강섬유 혼입률에 따른 피복두께와 GFRP 보강근의 부착특성을 부착응력-미끌림 관계를 통하여 평가하였다. 실험변수로는 강섬유 혼입률을 0%, 1%, 2%로 하였고 피복두께는 보강근 직경($d_b$)의 $1.5d_b$와 $5.4d_b$로 하였다. GFRP 보강근의 직경은 D13과 D16 두 가지를 사용하였으며, 비교실험을 위하여 이형철근을 사용하였다. 실험 결과 피복두께에 따 상이한 파괴형태를 취했으며, 작은 피복두께를 갖는 $1.5d_b$의 경우 쪼갬파괴 형태를 취했고 충분한 피복두께인 $5.4d_b$를 갖는 경우 뽑힘파괴 형태를 취했다. 이에 강섬유 혼입률을 증가시켰음에도 파괴형태에는 영향이 없었다. 그러나 강섬유 혼입률의 증가에 따라 최대부착응력 도달 후 급작스런 부착응력 감소폭이 감소하였다. 또한, 작은 피복두께를 갖는 경우 최대부착응력에 도달 전에 파괴되면서 강섬유 혼입률에 따른 부착응력의 차이가 거의 없었지만, 충분한 피복두께를 갖는 경우에는 최대부착응력에 도달 하면서 강섬유 혼입률 증가에 따라 부착응력이 증가하였다. 이는 강섬유의 가교작용으로 인해 콘크리트 내부의 미소균열 및 쪼개짐 균열의 성장을 억제하였기 때문으로 판단되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.421-424
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• 2008

초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 역학특성은 높은 인장강도와 균열 이후의 높은 연성발현을 들 수있다. 본 연구에서는 섬유혼입률의 변화에 따른 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화 특성을 시험적으로 규명하고, 시험결과를 토대로 FEM 해석을 통해 변형성능을 정확하게 추정할 수 있는 인장 연화모델을 구축하고자 하였다. 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동은 강섬유의 혼입률에 관계없이 일정한 값의 초기강성을 나타내었으며, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하고 연화거동은 취성적인 것으로 나타났다. 노치낸 보에 대한 3점 휨실험 결과를 토대로 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화곡선을 얻기 위해 Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하였으며, 섬유혼입률과 임계균열폭의 함수로서 인장연화모델을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.213-221
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• 2016

이 연구에서는 강섬유 혼입률에 따른 초고성능 강섬유 보강 콘크리트(UHPC)의 압축거동에 관한 연구를 수행하였으며, 실험결과를 바탕으로 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수를 제안하였다. 지름 100 mm, 높이 200 mm의 원주형 공시체에는 0, 0.5, 1.0, 1.5, 그리고 2%의 강섬유가 혼입되었다. 실험에 사용된 UHPC는 굵은골재를 사용하지 않았으며, 16 mm와 19 mm의 강섬유가 일정비율로 혼입된 하이브리드 강섬유가 사용되었다. 실험결과, UHPC의 압축강도와 탄성계수는 강섬유 혼입률에 따라 증가하는 경향을 보였다. 실험결과를 바탕으로 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수가 제안되었다. 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도는 무보강 콘크리트의 압축강도의 함수로 제안되었으며, 탄성계수는 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도의 함수로 제안하였다. 기존 실험값과 비교한 결과 제안된 압축강도와 탄성계수는 실험값을 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났으며, 압축강도가 35~235 MPa인 강섬유 보강 콘크리트에 적용가능 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.223-234
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• 2016

이 연구에서는 노치 도입 인장시편을 사용하여 직접인장강도 실험을 통해 UHPC의 파괴거동을 살펴보고, 강섬유 혼입률에 따른 UHPC의 초기균열강도와 인장강도를 제안하였다. 실험결과 UHPC와 초기균열강도와 인장강도, 그리고 파괴에너지 등은 강섬유 혼입률이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 균열선단에서의 응집응력은 Barenblatt의 가정을 사용하여 결정되었으며, 이를 토대로 변형경화 현상이 발생하는 강섬유 혼입률이 1% 이상인 UHPC의 최대응집응력을 예측할 수 있는 간편식을 제안하였다. 인장강도는 강섬유 혼입률과 압축강도의 함수로 제안되었으며, 파괴에너지는 인장강도의 함수로 제안되었다. 제안된 간편식들은 실험값과 비교적 잘 일치하였으며, 향후 압축강도가 140~170 MPa이고, 강섬유 혼입률이 2% 이하인 UHPC에 적용가능 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.759-766
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• 2004

강섬유(steel fiber) 보강은 전단 강도와 같은 콘크리트 구조 부재의 많은 공학적 특성들을 현저히 향상시킨다. 본 연구는 구조 부재로의 실용적 사용을 위해 강섬유의 형상, 형상비, 혼입률, 강섬유 계수를 강도 특성 및 변형 특성의 수준으로 평가하였다. 기존 연구 및 본 연구의 재료 시험 결과들을 평가한 결과, 양단고리형 및 최대골재치수의 1.5배 이상되는 길이의 강섬유의 강도 보강효과가 우수한 것으로 판단된다. 또한 강도 및 변형 능력에 대한 상세 시험결과로부터, 형상비 75, 혼입률 $1.5\%$가 적절한 것으로 판단된다. 결론적으로 재료 성능 시험 결과들을 통계적로부터 추정한 결과, 강섬유 계수, 할렬인장강도, 휨강도가 SFRC의 주요한 특성인자로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1032-1039
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• 2002

폐유리병을 콘크리트용 재료로서 재활용하는 것은 환경적으로나 경제적으로 큰 이점을 가지고 있어 미국ㆍ일본 등지에서는 이미 폐유리에 대한 재활용이 광범위하게 진행되고 있으며, 폐유리의 가공설비 및 시공기술도 상당한 기술축적이 이루어져 있다. 그러나 국내의 경우 폐유리를 사용한 콘크리트의 역학적 특성에 관한 실증적 자료는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 폐유리 혼입률(잔골재 대체비 20vo1.%, 40vo1.%)과 강섬유 혼입률(0.5~ 1.5vol.%)에 따른 콘크리트의 역학적 특성을 분석하였다. 연구결과 폐유리를 사용한 강섬유보강 콘크리트의 워커빌리티는 폐유리 및 강섬유 혼입률이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며, 폐유리를 혼입한 콘크리트의 인장강도, 휨강도 및 휨인성은 강섬유 혼입률이 증가할수록 크게 증대됨을 확인하였다. 이들 시험결과로부터 적정 강섬유와 폐유리 혼입량은 각각 1.0vol.%와 20vo1.%로 판단된다.