• Advances in concrete construction
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• 제15권3호
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• pp.161-170
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• 2023

Ultra-high-performance concrete (UHPC) is produced using high amount of cementitious materials, very low water/cementitious materials ratio, fine-sized fillers, and steel fibers. Due to the dense microstructure of UHPC, it possesses very high strength, elasticity, and durability. Besides that, the UHPC exhibits high ductility and fracture toughness due to presence of fibers in its matrix. While the high ductility of UHPC allows it to undergo high strain/deflection before failure, the high fracture toughness of UHPC greatly enhances its capacity to absorb impact energy without allowing the formation of severe cracking or penetration by the impactor. These advantages with UHPC make it a suitable material for construction of the structural members subjected to special loading conditions. In this research work, the UHPC mixtures having three different dosages of steel fibers (2%, 4% and 6% by weight corresponding to 0.67%, 1.33% and 2% by volume) were characterized in terms of their mechanical properties including facture toughness, before using these concrete mixtures for casting the slab specimens, which were tested under high-energy impact loading with the help of a drop-weight impact test setup. The effect of fiber content on the impact energy absorption capacity and central deflection of the slab specimens were investigated and the equations correlating fiber content with the energy absorption capacity and central deflection were obtained with high degrees of fit. Finite element modeling (FEM) was performed to simulate the behavior of the slabs under impact loading. The FEM results were found to be in good agreement with their corresponding experimentally generated results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)의 높은 강도 및 내구성으로 인하여 교량 바닥판에 UHPC를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판은 강도 및 강성이 기존 콘크리트보다 월등히 높아 합성된 강재 거더 상부 플랜지의 구조적 역할을 대신할 수 있을 것이므로, 이 연구에서는 상부 플랜지를 생략한 역T형 거더를 UHPC 바닥판과 합성한 형식을 제안하고자 한다. 역T형 거더를 적용함에 있어 상부플랜지에 전단연결재를 용접하는 방식으로 전단연결재를 설치할 수 없으므로, 새로운 형식의 전단연결재의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 3가지 형식의 전단연결재를 제안하고 이들의 정적 극한강도를 실험적으로 평가하였다. 첫 번째 형식은 웨브에 스터드를 횡방향으로 직접 용접한 전단연결재이고, 두 번째는 유럽에서 개발된 퍼즐스트립 형식의 전단연결재이며, 마지막은 횡방향 스터드와 퍼즐스트립을 조합한 전단연결재이다. 실험 결과 횡방향 스터드는 AASHTO LRFD에 제시된 기존 스터드 전단연결재의 강도 설계식 보다 평균 24% 크게 나타났으나, 바닥판에 쪼갬 균열이 현저히 발생하여 이를 방지하기 위한 새로운 대책이 필요한 것으로 나타났다. 퍼즐스트립은 기존 유럽의 연구에서 제안한 극한강도 평가식 보다 40% 큰 강도를 보여, 기존의 평가식이 지나치게 보수적인 것으로 나타났다. 마지막으로 2가지를 조합한 형식의 전단연결재의 극한강도는 각각의 전단연결재의 극한강도를 산술적으로 합한 것보다 작은 극한 강도를 보였고 바닥판에 균열 또한 현저하였으므로, 조합에 따른 상승효과를 기대할 수 없었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.765-768
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• 2008

UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.220-227
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• 2015

초고성능 콘크리트(UHPC)는 낮은 물-결합재비를 바탕으로 다량의 강섬유, 실리카퓸, 충전재 및 고성능 감수제를 사용한다. UHPC는 높은 역학적 성능을 가지는 대신 실리카퓸을 사용함에 따라 점성이 증가되며 고가의 재료를 다량으로 사용하기 때문에 제조비용이 일반 콘크리트에 비하여 고가이다. 따라서 본 연구에서는 180MPa급 UHPC의 점성 저하를 위하여 실리카퓸 대신 지르코늄 실리카퓸(Zr)을 사용한 UHPC의 고성능 감수제(SP)의 사용량 및 종류, 충전재 크기에 따른 공학적 특성을 분석하였다. 그 결과 W/B 20%, Zr 100% 사용, SP-L 사용량 2~3%, 강섬유 혼입율 1.5 vol.%이고 $4{\mu}m$의 충전재를 사용하는 Zr-UHPC의 경우 기존의 실리카퓸을 사용한 배합에 비하여 우수한 유동성을 발현하고 압축강도 180MPa이상 확보 하였다. 또한 기존 UHPC 대비 33%의 제조비용 절감이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권2호
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• pp.175-181
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• 2017

본 연구는 초고강도 섬유보강 콘크리트의 인장강도 특성을 파악하기 위한 일환의 연구로서 직접인장시험에 의한 노치가 도입된 시험체의 인장성능을 파악하기 위하여 시험변수는 목표 설계기준강도 120, 150 및 180MPa를 대상으로 하였으며, 양생조건을 일반 수중양생과 $90^{\circ}C$ 고온증기 양생조건으로 하여 그 특성을 검토하였다. 전반적으로 노치타입의 직접인장강도 시험체는 기존 직접인장 시험체에 비해 중앙균열 유도가 효과적인 것으로 나타났으며 데이터를 직접 인장강도-변형률 그래프로 나타낸 결과 먼저 재령 측면에서는 28일에서 56일로 진행할 때의 강도 상승이 가장 높은 것으로 측정 되었으며, 양생조건 측면에서는 고온증기 양생의 경우 수중양생의 비해 초기 강도가 높으나 장기 재령에 가까워질수록 두 가지 양생조건의 직접인장강도 차이가 미비해지는 것을 알 수 있었다. 최대인장강도는 수중양생의 경우 모든 목표설계강도가 재령이 증가할수록 일정하게 증가하는 것으로 나타났으며, 증기양생의 경우 재령 7일에서 초기강도 발현 효과로 인해 상당히 증가하는 경향을 나타내었다. 초기균열 강도는 수중양생의 경우 재령경과에 따라 증가하며, 증기양생의 경우 7일에서 수중양생에 비해 높은 것으로 나타난 반면에 28일 강도는 저하하는 경향을 나타내었다. 이부분에 대해서는 강섬유의 배열상태 등의 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.734-737
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• 2004

The synthetic fibers such as polypropylene(PP) and polyvilyl-alcohol(PVA) fiber are poised as a low cost alternative for reinforcement in structural applications. It has been reported that synthetic fiber in cement composites can control restrained tensile stresses and cracks and increase toughness, resistance to impact, corrosion, fatigue and durability. High performance fiber reinforced cementitious composite(HPFRCCs) shows ultra high ductile behavior in the hardened state, because of the fiber bridging properties. Therefore, a variety of experiments have being performed to access the performance of HPFRCCs recently. The research emphasis is on the flexural behavior of HPFRCCs made in synthetic fibers, and how this affects the composite property, and ultimately its strain-hardening performance. Three-point bending tests on HPFECCs are carried out. As the result of the bending tests, HPFRCCs showed high flexural strength and ductility. HPFRCCs made in PVA or Hybrid fiber were, also, superior to PP of singleness. On the other hand, effect of sand volume fraction on HPFRCCs made in PP was insignificant.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.525-533
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• 2012

이 연구에서는 UHPCC에서 섬유혼입률에 따른 초기균열강도 및 휨인장강도의 변화를 0~5 vol.% 범위에서 조사하였으며, 노치의 여부에 따른 영향을 파악하기 위해 노치가 없는 보에 대한 4점 재하실험 및 노치 낸 보에 대한 3점 재하실험을 같이 실시하였다. 실험 결과로부터 섬유혼입률이 증가함에 따라 휨인장강도는 선형적으로 강도가 향상됨을 확인할 수 있었고, 초기균열강도의 경우에는 1 vol.% 이상에서는 강도향상을 나타내었으나 그 이하의 섬유혼입에서는 강도향상 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 노치 유무에 따른 휨 실험으로부터 구한 UHPCC의 초기균열발생강도 및 휨 인장강도를 비교했을 때, 섬유혼입률에 따라 노치의 영향이 변하는 것으로 나타났다. 섬유혼입률이 증가함에 따라 노치에서의 응력집중의 영향이 감소하여 강도 차이가 점차 줄어들었으며, 높은 섬유혼입률에서는 노치에 의한 응력집중효과는 없어지고 균열면의 상태 및 크기효과의 영향이 지배적으로 작용하여 노치낸 보의 강도가 좀 더 크게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.73-80
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• 2013

이 연구는 폴리머 시멘트 슬러리로 도장한 도장철근의 부착강도 개선에 영향을 미치는 초기재령에서의 PCS 도장재 배합에 관한 연구로 폴리머의 종류, 시멘트의 종류, 폴리머 시멘트비, 도장재의 양생재령, 도장두께 등을 변화시켜 배합을 설정하여 부착강도 시험을 실시하였다. 이 연구 결과, PCS 도장철근의 부착강도는 거의 모든 배합에서 도장하지 않은 보통철근 및 에폭시철근에 비해 높은 부착강도를 나타냈다. 도장철근의 최대 부착강도는 보통철근에 비해 1.52배, 에폭시 철근에 비해 1.58배로 높게 나타났으며, 도장두께는 $100{\mu}m$에서 우수하였으며, 시멘트는 초조강 시멘트, 폴리머는 EVA, 폴리머 시멘트비는 80%~100% 범위에서 우수한 부착강도를 나타냈다. 또한 양생재령에 있어서는 3시간의 단시간 양생에 의한 부착강도도 양생재령 1일 및 7일에 비해 열악하지 않고 동등이상의 부착강도를 나타내 실제 현장에서의 사용성면에서 유리한 것으로 볼 수 있다.

• 한국건축시공학회지
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• 제10권6호
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• pp.145-154
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• 2010

As buildings have become higher and larger, the use of high performance concrete has increased. With this increase, interest in and use of ultra fine powder admixture is also on the rise. The silica fume and BSF are the admixtures currently being used in Korea. However, silica fume is exclusively import dependent because it is not produced in Korea. In the case of BFS, it greatly improves concrete fluidity and long-term strength. But a problem exists in securing early strength. Furthermore, air-cooled slag is being discarded, buried in landfills, or used as road bed materials because of its low activation energy. Therefore, we investigated in this study the usability of nano-slag (both rapidly-chilled and air-cooled) as an alternative material to the silica fume. We conducted a physic-chemical analysis for the nano-slag powder and performed a mortar test to propose quality standards. The analysis and testing were done to find out the industrial usefulness of the BFS that has been grinded to the nano-level.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권1호
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• pp.125-138
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• 2018

The research on the confinement behavior of ultra high performance concrete without and with the use of steel fibers (UHPC and UHPFRC) has been extremely limited. In previous studies, authors experimentally investigated the axially compressive behavior of circular steel tube confined concrete (STCC) short and intermediate columns with the employment of UHPC and UHPFRC. Under loading on only the concrete core, the confinement effect induced by the steel tube was shown to significantly enhance the utimate stress and its corresponding strain of the concrete core. Therefore, this paper develops a simplified stress - strain model for circular STCC columns using UHPC and UHPFRC with compressive strength ranging between 150 MPa and 200 MPa. Based on the regression analysis of previous test results, formulae for predicting peak confined stress and its corresponding strain are proposed. These proposed formulae are subsequently compared against some previous empirical formulae available in the literature to assess their accuracy. Finally, the simplified stress - strain model is verified by comparison with the test results.