시멘트계 기질을 사용하는 복합재료는 재료 양생 과정에서 발생하는 건조수축 균열에 취약하다. 본 연구에서는 파이버 보강 콘크리트의 건조수축에 의한 파괴 거동을 시뮬레이션 하고, 파이버의 조건이 균열 특성에 미치는 영향에 대해 분석한다. 수치 해석 모델은 무작위 격자 형태의 기하학적 구조를 공유하는 관로 요소와 rigid-body-spring 요소로 구성되는데, 각 요소가 담당하는 비역학적-역학적 거동의 커플링에 의해 건조수축이 표현된다. 파이버 보강을 모델링하기 위해 rigid-bodyspring network 내부의 semi-discrete 파이버 요소를 적용하였다. KS F 2424 자유 건조수축 실험을 해석하고 시간에 따른 건조수축 변형률 변화를 비교함으로써 재료의 건조수축 관련 계수들을 산정한다. 다음으로 여러 파이버 혼입률에 대해 KS F 2595 구속 건조수축 실험을 시뮬레이션 하고 균열 발생 일자를 선행 실험 결과와 비교하여 해석 모델의 타당성을 검증한다. 또한, 파이버의 길이와 표면 형태를 변화시켜 건조수축 균열 해석을 수행하고 최대 균열 폭을 측정하여 시뮬레이션에서 나타나는 균열 제어 효과를 판단한다.
초고강도 콘크리트의 강도와 유동성 확보를 위해 실리카흄(SF)를 사용하는 전통적인 방식에서 벗어나 산화 그래핀 나노플레이트릿(Oxidized graphene nanoplatelet, GO)와 유공유리분말( Hollow glass powder, HGP)를 사용한 초고강도 콘크리트를 개발하였고 본 연구에서는 자기수축 특성에 대해 검토하였다. 그 결과 SF를 사용한 Ref 배합보다 SF를 사용하지 않고 cGO(C사의 GO)와 HGP를 사용한 NewMix 배합의 자기수축이 13% 정도 감소하였다. NewMix의 자기수축에 의한 균열발생은 Ref 보다 1일 정도 지연되었고 균열발생 시의 인장응력은 가장 높았다. cGO의 높은 비표면적과 우수한 분산성으로 콘크리트 내의 공극들이 충전 되어 자기수축이 감소하고 cGO에 의한 균열저항 성능이 증가하여 초고강도 콘크리트의 자기수축 균열 제어에 효과가 있을 것으로 판단된다.
Chong, Kak Tien;Gilbert, R. Ian;Foster, Stephen J.
Computers and Concrete
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제1권2호
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pp.151-168
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2004
A two-dimensional nonlinear finite element model is developed to simulate time-dependent cracking of reinforced concrete members under service loads. To predict localized cracking, the crack band model is employed to model individual crack opening. In conjunction with the crack band model, a bond-interface element is used to model the slip between concrete and reinforcing steel permitting large slip displacements between the concrete element nodes and the steel truss element nodes at crack openings. The time-dependent effects of concrete creep and shrinkage are incorporated into the smeared crack model as inelastic pre-strains in an iterative solution procedure. Two test examples are shown to verify the finite element model with good agreement between the model and the observed test results.
Cracking may be used to help predict the cause of deterioration of concrete, since in many cases characteristic cracking patterns are produced. The purpose of this paper is an analysis of the crack cause occurred in concrete faced rockfill dams. We analyzed the concrete placement methods, cracking pattern, the inspection of crack depth by the ultrasonic pulse velocity method, and the measurement of heat of hydration, environmental condition, and so on. In this study, the crack cause of concrete faced rockfill dam is the wrong method of concrete placement, high temperature difference by cement of heat of hydration and concrete of drying shrinkage.
토목 및 건축재료로써 폴리프로필렌 섬유보강 모르터 및 콘크리트의 사용은 미국, 영국 등지에서 개발되기 시작하여 많은 연구가 진행되어 왔는데, 경제적 이점, 화학적인 안정성과 우수한 내구성으로 인해 국내에서도 그 사용이 점차 증대되고 있는 실정이다. 이러한 폴리프로필렌 섬유의 사용은 모르터 및 콘크리트가 건조나 온도에 의해 수축될 때 , 구속에 의해 발행하는 인장응력 및 균열을 제어하고, 인성의 증가와 충격, 마모, 피로에 대한 저항성을 증대시키며, 콘크리트의 내구성을 증대시키는 등의 장점을 가지는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 이러한 폴리프로필렌 섬유보강 모르터 및 콘크리트의 재료적 특성인 유동성, 압축강도, 인장강도, 휨인성뿐만 아니라 균열제어특성, 건조수측특성을 실험을 통하여 규명하고자 하였다. 본 연구 결과. 폴리프로필렌섬유의 혼입으로 인성이 증가되고 건조수축균열 및 건조수축량이 제어되고 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 앞으로 건조수축균열제어와 인성증가를 위한 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 활용 및 설계에 기초자료를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.
Plastic shrinkage cracking is a major concern for concrete, especially for flat structures as highway pavement, slabs for parking garages, and walls. One of the methods to reduce the adverse effect of plastic shrinkage cracking is to reinforced concrete with short randomly distributed fibers. The contribution of cellulose fiber to the plastic shrinkage crack reduction potential of cement composites and its evaluation are presented in this paper. The effects of differing amounts of fibers(0.9kg/㎥, 1.3kg/㎥, 1.5kg/㎥) were studied. The results of tests of the cellulose fiber reinforced concrete were compared with plain concrete and polypropylene fiber reinforced concrete. Results indicated that cellulose fiber reinforcement showed an ability to reduce the total area and maximum crack width significantly(as compared to plain concreted to plain concrete and polypropylene fiber concrete).
Plastic shrinkage cracking occurs at the exposed surfaces of freshly placed concrete due to consolidation of the concrete mass and rapid evaporation of water from the surface. This so-called shrinkage cracking is a major concern for concrete, especially for flat structural such as pavement, slabs for industrial factories and walls. This study has been performed to obtain the plastic shrinkage properties of hydrophilic fiber reinforced mortar and concrete. The results of tests of the hydrophilic fibers were compared with plain and polypropylene fibers. Test results indicated that hydrophilic poly vinylalcohol fiber reinforcement showed an ability to reduce the total crack area and maximum crack width significantly (as compared to plain and polypropylene fiber reinforcement).
The purpose of this study was to determine the optimum length distribution of hybrid PVA(Poly vinyl alcohol) fiber. To produce blended PVA fiber length, first the length distribution of PVA fiber in the cement composites were identified in an experimental study based on simplex lattice design. Among the different length distributions investigated, fiber length was found to have statistically significant effect on plastic shrinkage cracking of cement composites. Subsequently, Complex analysis techniques were used to devise an experimental program that helped determine the optimum combinations of the selected fiber length distribution based on plastic shrinkage crack. The optimum blended PVA length ratio was 0.0146% 4mm fiber, 0.0060% 6-mm fiber, 0.0285% 8-mm fiber, and 0.0209% 12-mm fiber.
Polypropylene fiber reinforced mortar and concrete as civil material or architectural material have been used in America and British etc, and have been researched. Polypropylene fibers have many advantages in many points ; in economical costs, chemical stability and durability. It has been reported that polypropylene fiber can control restrained tensile stresses and cracks and increase toughness, resistance to impact, corrosion, fatigue and durability. This study has been performed to obtain the properties of polypropylene fiber reinforced concrete such as compressive strength, flexural strength, toughness, slump, drying shrinkage crack and drying shrinkage characteristics. The test variables are fiber contents, fiber length, fiber types, and so on. From the results of this study, we can expect the effects of the admixtures of polypropylene fiber about strength and drying shrinkage properties in concrete and mortar.
It studies the non-structural crack factors that are produced in Steel Box Girder Bridge concrete floor plate using analytical method. It mainly studies humidity and design standard of concrete strength. It used MIDAS CIVIL Ver 5.4.0, a general structure analysis program that applies drying shrinkage rate of domestic road bridge design standard and standard value of creep coefficient, CEF-FIP standard equation and ACI standard equation from the aspect of creep, drying shrinkage and hydration heat to see the effect of the two factors on concrete crack and found the following result. The analytical results of this study showed that the initial stress, which was obtained by ACI standard, exceeds the allowable tensile stress between 5 to 18 days. This result means that even if a bridge is designed and constructed according to design standard, the bridge can have cracks due to various variables such as drying shrinkage, hydration heat and creep that produce stress in slab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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