• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.161-167
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• 2001

RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험은 하중-변위곡선 형상이 불규칙하고 안정된 균열 발생 후 최종 균열이 발생하기 때문에 정확한 파괴인성을 구하는 것은 어렵다. 그러나 디스크 시험은 균열개시하중만 알면 쉽게 파괴인성을 구할 수 있다. 따라서, RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험보다 파괴인성 계산의 편리함을 보이기 위해 중앙에 노치가 있는 고강도 콘크리트 디스크를 실험하여 실험결과와 유한요소해석에 의한 결과를 비교하였다. 또한 실험에 의한 파괴 포락선과 이론에 의한 파괴 포락선도 비교하였으며, 콘크리트 강도수준에 따른 파괴특성의 차이를 나타내었다. 본 연구의 결과는 다음과 같다 유한요소해석과 실험결과를 비교해 볼 때, 최대 원주방향 인장응력 이론을 적용한 유한요소해석은 실험결과와 좋은 일치를 보였다. 그리고 콘크리트의 강도수준에 따른 파괴특성의 차이는 균열개시하중과 파괴인성 등에 영향을 끼치지만 최종 균열전파각의 변화에는 큰 영향이 없었다. 또한, 최대 원주방향 인장응력이론에 의한 파괴 포락선과 실험에 의한 포락선이 일치하지 않는 이유는 콘크리트에서 혼합모드와 면내전단모드(모드 II) 파괴를 유발하는 데 필요한 에너지량이 크기 때문이라고 판단된다

• 콘크리트학회지
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• 제6권1호
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• pp.131-141
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• 1994

본 실험적 연구는 강섬유의 길이와 혼입율이 콘크리트의 파괴인성과 강도에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 수행되었다. 강섬유의 길이(30,60mm)와 혼입율(0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0%)을 달리한 노치를 가진 강섬유보강콘크리트 보를 제작하여 3점 휨시험을 하였으며, 그 실험결과로부터 파괴에너지, CMOD 및 휨강도 등을 구하였다. 또한 파괴에너지로부터 콘크리트의 파괴인성을 평가하였다. 연구결과, 콘크리트의 파괴인성과 강도는 전반적으로 강섬유의 혼입율이 증가할수록 증가하였으며 강섬유의 길이는 휨강도에는 큰 영향을 주었으나 파괴인성과 압축강도에는 거의 영향을 주지않았다. 또한 강섬유의 분산성, 시공연도 및 굵은골재의 최대치수 등을 고려할 때, 콘크리트의 파괴인성과 강도측면에서 강섬유의 혼입율은 1.0%정도가 최적이라 판단되며, 그길이가 긴 경우 약간 유리하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권3호
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• pp.179-187
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• 1997

콘크리트는 여러 구성 성분들이 불규칙적인 배열을 이루어 형성된 복합재료이지만, 과거에는 이 재료를 하나의 단종재료로 간주하여 해석하였기 때문에, LEFM에서 사용되는 파괴인성계수만으로는 콘크리트의 파괴역학적 접근이 어렵다는 것 이외에는 파괴인성계수들의 크기의존성에 대한 이유라든가, 실험을 통해서 관측된 구조물 두께 방향으로의 서로 다른 깊이의 균열 진행 현상에 대해서는 설명하기가 어려웠다. 따라서 본 연구는 콘크리트를 하나의 복합재료로써 각각의 구성요소들이 차지하고 있는 체적비 및 배열상의 효과를 고려하여 복합재료의 파괴거동을 해석하고, 구성재료의 수와 파괴인성계수와의 상관관계를 분석하였다. 각각의 구성요소들을 연립변형모드( SD mode)로 배열시킨 조건에서 복합재료역학개념에 입각하여 해석한 결과, 일반적으로 실험이나 비선형파괴역학 해석과 같이 하중-변위곡선 상단부에서 비선형 거동이 관측되었다. 또한 임계응력확대계수( $K_IC$)나 파괴에너지($G_r$)는 구성원의 수나 보의 크기에 대해서 거의 무관한 값을 나타내지만, 임계군열선단개구변위 ($CTOD_c$)는 크기에 영향을 받음을 보여 주었다. 균열의 진행속도는 균열이 진행될수록 감소하며, 파괴인성이 작은 구성원에서부터 균열이 발생되어 결과적으로 보의 두께 방향으로 서로 다른 크기의 균열길이가 생성됨이 관측되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.371-378
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• 2001

콘크리트의 파괴 특성을 평가하기 위한 매개변수, 모델, 그리고 시험방법 등이 현재 많이 제안되고 있으며, 이러한 발전으로 최근에는 콘크리트의 비선형 파괴와 준취성 파괴를 해석 가능하게 하고 있다. 이 논문에서는 파괴 매개변수에 대하여 간략히 소개하고 3점 휨시험을 시행하여 콘크리트의 파괴인성을 나타내는 J-적분값 ($J_{Ic}$ )과 다른 매개변수($K_{Ic}$ , $G_{F}$ )를 비교하였다. 콘크리트 보 시험체의 두께(width)와 노치 길이에 따라 파괴인성값이 어떻게 변화하는지를 실험적으로 고찰하였고 콘크리트 파괴 인성을 측정하기 위해서 응력-변위 곡선을 사용하였다. $G_{F}$ 와$ J_{Ic}$ 의 값은 노치 길이가 클수록 감소하는 경향을 보이며 $G_{F}$ 가 $J_{Ic}$ 보다 덜 민감한 반응을 보이는 것으로 나타났다. 따라서, 콘크리트 파괴 인성 매개변수로써 전자가 후자보다 더 유용한 것으로 나타났다. $G_{v}$ 와 $J_{Ic}$ 의 값은 콘크리트 시험체 두께가 75mm에서 150mm로 커질 때 증가한다. 따라서, 시험체 두께의 영향이 콘크리트 파괴 인성을 결정할 때 고려되어져야 한다.

• 콘크리트학회지
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• 제2권3호
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• pp.89-95
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• 1990

모르타르와 콘크리트의 파괴특성 연구에 있어 할열인장실험 방법의 가능성을 알아보았다. 이를 위하여 할열인장 실험을 통해 초기노치가 주어져 있는 원형 공시체의 크기가 커질 때 모르타르와 콘크리트의 파괴하중의 변화를 구하였다. 이로부터 SEL방법에 의한 수렴정도가 가장 빠른 것으로 나타났으며 SEL방법이 모르타르와 콘크리트의 파괴에너지 및 파괴인성을 구하는 데 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.25-37
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• 1993

본 논문은 강섬유보강 콘크리트의 인성을 평가하기 위하여 비선형 파괴역학 파라메터의 하나인 J적분이 최대하중점 파괴기준이 적용될 때 휨시험으로부터 하중-처짐곡선으로부터 간편하게 사용될 수 있음을 설명하고, 강섬유로 보강된 고강도콘크리트를 대상으로 노치를 가진 휨시험편을 제작하여 3점 재하실험을 실시하고, 그것으로부터 $J_{IC}$와 선형파괴역학 파라메터인 $K_{IC}$와 $G_{IC}$를 얻고 각각을 비교 고찰하였다. 그 결과, 강섬유보강 콘크리트의 파괴인성을 평가하기 위해서는 $J_{IC}$가 $K_{IC}$나 $G_{IC}$보다 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 강섬유 혼입률 0.5% 이하에서는 고강도콘크리트의 인성의 증진효과가 거의 없었으나, 섬유혼입률 1.0% 이상에서는 $J_{IC}$가 뚜렸한 증가를 보이고 있어 콘크리트의 개선된 인성특성을 잘 나타내고 있었으며. $K_{IC}$나 $G_{IC}$는 그렇지 못하였다. 그러나, $J_{IC}$의 정량화에 이용하는 공시체의 크기는 $J_{IC}$의 계산에 필요한 최대강도점에서 포텐셜에너지의 변동이 적고 시험편의 취급도 간편한 공시체의 선택이 필요하며, $J_{IC}$ 의 실험적 평가에 의해서 얻어지는 결과는 최대하중점에서 얻어짐으로 인하여 최대하중점의 선정에 아주 크게 좌우되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 강섬유 보강 콘크리트와 같은 비균질(非均質) 재료(材料)의 경우에는 균열의 진전과정(進展過程)이 불규칙적이므로 균열 발생점을 바르게 찾아내는 측정기술(測定技術)과 정도상(程度上)외 문제점을 포함하여, 파괴인성에 대한 좀 더 바람직한 평가방법 등이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.185-197
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• 2001

본 연구는 온도에 따라 특성이 변하는 아스팔트 콘크리트의 파괴인성을 규명하기 위하여 기존의 유효균열 모델을 수정하는 연구를 다루고 있다. 본래의 ECM모델은 콘크리트와 같은 고체에 적용되도록 개발되어 재료의 포아슨 비를 고려하지 않는다. 하지만 아스팔트 콘크리트는 온도변화에 민감하여 온도에 따라 포아슨 비가 변화하므로 다양한 온도하에서 정확한 파괴 특성을 알기 위해서는 포아슨 비가 고려되어져야 한다. 3개의 개질아스팔트 결합재를 포함한 4가지 결합재를 사용하여 밀입도 아스팔트 혼합물을 제조하여 초기균열 보에 대한 3점 휨 시험을 $-5^{\circ}C$부터 $-35^{\circ}C$까지에서 수행하였다. 탄성계수, 휨강도 및 파괴인성을 시험을 통하여 구하였다. 시험결과 포아슨비가 고려되는 수정 ECM 공식을 사용하므로서 보다 정확한 값들을 얻을 수 있었다. 폴리머 개질 아스팔트 혼합물이 일반아스팔트 혼합물에 비하여 더 낮은 저온하에서 더 높은 강성과 파괴인성을 유지함을 알 수 있었다.

• 산업기술연구
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• 제16권
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.851-858
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• 2004

본 연구는 디스크로 콘크리트의 파괴인성을 구하는 경우에, 적절한 디스크의 크기(직경, 두께) 및 노치 길이 비를 제안하기 위해서 다양한 크기의 디스크와 RILEM 3점 휨 보의 파괴인성을 비교하였다. 또한 이렇게 정해진 디스크에 대하여 디스크의 노치 경사를 변화시키는 방법으로 혼합모드 응력확대계수를 조사하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 44.9MPa이었으며 모드 I 시험에 사용된 디스크의 직경은 200, 300, 400mm 두께는 75, 100, 125mm, 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이고 혼합모드 시험에 사용된 치수는 직경이 300mm, 두께는100mm 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이었다. 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA), 5개항 근사법, 소균열 근사법, Fowell & Xu의 방법으로 구하고 각각의 결과를 서로 비교하여 해석방법의 타당성을 조사하였다. 모드 I 실험 결과 디스크의 직경 D가 300mm이고 두께 t가 100mm일 때의 파괴인성 $K_{IC}$ 값이 RILEM 3점 휨 시험의 결과에 가장 근접하여 디스크 시험으로 파괴인성치를 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권6호
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• pp.235-243
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• 1996

콘크리트의 역학적거동은 다양한 종류의 균열의 발생과 전파에 의하여 영향을 받는다. 최근 고성능 콘크리트의 개발이 이루어지면서 계면파괴와 계면역에서의 균열양상에 대한 연구가 중요한 분야로 부각되고 있다. 탄성이며 균질한 재료에 적용되는 균열전파에 대한 규준은 계면역에서 균열이 진전하는 경우는 유효하지 않으며 이 경우에는 콘크리트에서 균열전파를 예측하기 위하여 구성재료들의 파괴인성과 그들 사이 계면의 파괴인성의상대적인 크기를 고려하여야 한다. 본 논문에서는 계면균열선단에서 계면파괴역학변수인 에너지해방률과 하중위상각을 수치해석방법을 이용하여 구하는 방법과 계면에서의 균열전파의 예측을 위한 에너지해방률에 기초를 둔 파괴규준을 제안하였다. 계면역에서의 균열양상을 조사하기 위하여 계면균열을 가진 이상복합모델에 대한 실험과 수치해석연구를 수행하였으며 대체적으로 실험결과와 규준을 이용하여 예측한 결과가 서로 일치하는 결과를 얻었다.