Steel fiber reinforced concrete(SFRC) which is made by short, randomly distributed steel fibers in concrete is superior in its tensile mechanical properties to plain concrete in enhancement of tensile strength and tensile ductility. These improvements are attributed to crack arresting mechanism and formation of longer crack paths due to fibers , which as a consequence lead to increase in energy absorption capacity of SFRC. In the post-peak region under tensile stresses, major macrocrack forms at critical section. The opening of this macrocrack is mainly resisted by both of the fiber pull-out bridging the cracked surfaces and the resistance by matrix softening. In this study, micromechaincal approach has been made in order to simulate tensile behavior of SFRC and based on which the theoretical model is presented. This model reflects the features of both the composite material concept and the spacing concept in predicting tensile strength of SFRC. The model also takes into account for the effects of matrix tensile softening and fiber bridging by pull-out on the resistance for the post-peak behavior of SFRC. It has been shown that the developed model satisfactory predicts the experimental results.
탄소섬유쉬트는 고강도, 경량 및 고 내구성 등의 우수한 재료적 성질을 가지고 있어 철근콘크리트 건축물의 보수 .보강재료 장범위하게 사용되어져 왔다. 탄소섬유쉬트와 콘크리트 사이의 부착강도 즉, 부착거동은 탄소섬유쉬트에 의해 보수.보강되는 철근콘크리트 부재의 보강성능을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 따라서, 탄소섬유쉬트와 콘크리트의 접합면에서 발생되는 부착파괴의 메카니즘은 명확히 구명될 필요가 있다. 본 연구에서는 양생온도, 콘크리트의 표면상태 및 함수율 등의 환경요소변화에 따른 탄소섬유쉬트와 콘크리트의 인발접착강도을 파악함으로써 환경요소의 영향을 평가하였으며 아울러, 탄소섬유쉬트와 콘크리트와의 부착성능을 결정하는 유효부착길이 및 평균부착응력도를 평가하였다. 연구결과, 인발접착강도에 미치는 환경요소에서 양생온도가 가장 중요한 영향인자로 나타났으며, 인장전단부착 실험으로부터 얻어진 유효부착길이 및 평균부착응력도는 각각 15 cm 및 9.78~11.88kgf/$\textrm{cm}^2$ 내외라고 사료된다.
철근 콘크리트 부재에서 부착강도는 콘크리트와 보강근 사이에 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구는 인발실험을 통해 AFRP 보강근의 부착강도에 대하여 실험하고, AFRP 보강근과 이형철근의 부착특성을 비교하여 나타내었다. 묻힘 길이와 보강근의 직경이 실험의 변수로 사용되었으며, 실험을 통해서 AFRP 보강근의 부착응력-미끌림 관계 및 파괴양상을 평가하였다. AFRP 보강근의 부착응력-미끌림 관계는 이형철근과 비슷한 양상을 보였으며, 보강근의 직경이 증가할수록 인발하중은 증가하나 부착응력은 비슷한 결과를 보였다. AFRP 보강근의 부착강도는 이형철근의 약 54%에 달하는 것으로 나타났다.
This paper aimed at the development of hydrophilic carbon fiber with improved tensile strength and ductility, numerous single fiber pullout tests from different cement matrices were performed. Fiber debonding and pullout have a large influence on the tensile stress - crack opening behavior of fiber concrete. Both debonding and pullout depend on the quality of the matrix, as well as on the embedded length of the carbon fiber. In this paper, all fiber pullout tests were carried out using high strength carbon fibers, both without fluorinationed and with fluorinationed carbon fiber.
미소 드랍릿 시편을 이용한 탄소섬유와 에폭시 수지 사이의 계면전단강도에 대해 시험분석하였다. 또한 드랍릿 모델, 원형 단면 모델, 인발모델의 3종류의 유한요소해석을 통해 섬유/수지간의 응력분포를 계산하였다. 본 연구결과는 다음과 같다. (1) 미소드랍릿 시험의 경우는 인발시험보다 섬유/수지의 계면에서 큰 응력집중이 나타났으며 계면박리가 낮은 하중수준에서도 발생하기 용이함을 알수 있었다. (2) 미소드랍릿시험에서 높은 계면강도를 보였는데, 이는 미소드랍릿의 형상과 사이즈, 바이스팁과 접촉하는 부위의 응력집중효과를 함께 받았기 때문으로 해석되었다.
In this study, the tensile properties of mono and hybrid fiber reinforced cement-based composite according to fiber blending ratio under the high strain rate was evaluated. Experimental results, the HSF1.5PVA0.5 shown the highest tensile strength because the PVA fiber suppressed the micro cracks in the matrix around the hooked steel fiber and improved the pull-out resistance of hooked steel fiber. Thus, DIF of strain capacity and fracture toughness of HSF1.5PVA were greatly improved. Also, the fracture toughness was greatly improved because the tensile stress was slowly decreased after the peak stress by improvement of the pull-out resistance of hooked steel fiber at strain rate 101/s.
In this study, the tensile properties of hybrid fiber reinforced cementitious composites under the high strain rate was evaluated. Experimental results, the HSF1.5PVA0.5 shown the highest tensile strength because the PVA fiber suppressed the micro cracks in the matrix around the hooked steel fiber and improved the pull-out resistance of hooked steel fiber. Thus, DIF of strain capacity and fracture toughness of HSF1.5PVA were greatly improved. Also, the fracture toughness was greatly improved because the tensile stress was slowly decreased after the peak stress by improvement of the pull-out resistance performance of hooked steel fiber at strain rate 101/s.
폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 섬유의 산 처리와 자외선 조사 처리에 의한 섬유표면의 미세구조 변화를 SEM과 AFM을 통하여 살펴보고 RMS roughness로 분석하였으며, 접촉각 측정을 하였다. 또한, PAR 섬유의 표면개질이 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 수지와의 계면접착력에 어떠한 영향을 미치는지를 섬유 풀-아웃 시험(Fiber Pull-out)을 통해 분석하였다. 산처리 농도와 자외선 조사 처리 시간이 증가함에 따라 PAR 섬유의 표면에 에칭이나 크랙이 발생하면서 표면의 거칠기가 증가하는 양상을 보였으며, 물에 대한 접촉각은 감소하는 결과를 보였다. PEN 수지와의 계면접착력을 분석한 결과, 산 처리 농도의 증가와 자외선 조사처리 시간이 경과에 따라 증가하였고 특히, 산 처리 농도 pH 3, 자외선 조사 처리시간이 24 h일 때 최대 계면접착력을 보였다. 이는 섬유표면조도의 증가에 따른 섬유 표면적의 증가로, 계면에서 상호작용할 수 있는 면적이 증가하기 때문이라고 볼 수 있다.
This report is on the Reinforcing System(MFRI) for Concrete Structure using FRP ROD & High-Performance Mortar. The main characteristic of this system is as follow. First, the fiber rods in this system have seven times greater tensile strength than general reinforcing steel bars(re-bar) and the weight is a fifth lighter. Camels coated on the fiber rods' surfaces to improve adhesive strength and pull-out strength. Second, high strength shotcrete mortar is has very good workability and low rebound rate. After installing the Fiber Rods, Shotcrete mortar Is applied or sprayed to finish reinforcement. Finally, MFRI system has excellent fire-resisting performance and sogood tolerance against external environment by inserting fiber rods and reinforcing materials into mortar which has high compressive strength. It is applied to bridge slab, utility box and tunnel of civil engineering works, and beam and slab of building structures.
This study is aim to assess mechanical properties which is highly related to structural safe and durability of 100MPa high strength concrete mixed with amorphous metallic fiber. All specimens were heated with low velocity heating rate(1℃/min.), residual compressive strength and residual flexural strength was evaluated. The specimens were cooled down to room temperature after heating. As a result, in the case of 100MPa high-strength concrete, the residual compressive strength enhancing effect of amorphous metallic fiber has showed with the mix proportion of fiber. In addition, residual flexural strength showed more regular pattern before 300℃ then residual compressive strength, but simillar decreasing behavior was shown after 300℃ like residual compressive strength. Further study about fiber pull-out behavior and fiber mechanical, chemical property change due to temperature is needed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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