• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.21-31
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• 2017

Engineered Cementitious Composite (ECC) is a special class of the new generation of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPFRCC) featuring high ductility with relatively low fiber content. In this research, the mechanical performance of ECC beams will be investigated with respect to the effect of slag and aggregate size and amount, by employing nonlinear finite element method. The validity of the models was verified with the experimental results of the ECC beams under monotonic loading. Based on the numerical analysis method, nonlinear parametric study was then conducted to evaluate the influence of the ECC aggregate content (AC), ECC compressive strength ($f_{ECC}$), maximum aggregate size ($D_{max}$) and slag amount (${\phi}$) parameters on the flexural stress, deflection, load and strain of ECC beams. The simulation results indicated that when increase the slag and aggregate size and content no definite trend in flexural strength is observed and the ductility of ECC is negatively influenced by the increase of slag and aggregate size and content. Also, the ECC beams revealed enhancement in terms of flexural stress, strain, and midspan deflection when compared with the reference beam (microsilica MSC), where, the average improvement percentage of the specimens were 61.55%, 725%, and 879%, respectively. These results are quite similar to that of the experimental results, which provides that the finite element model is in accordance with the desirable flexural behaviour of the ECC beams. Furthermore, the proposed models can be used to predict the flexural behaviour of ECC beams with great accuracy.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.16-23
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• 2016

고인성섬유보강콘크리트는 기존의 콘크리트에 비해 인성을 크게 개선한 재료로써, 콘크리트 구조물의 여러 분야에 적용 가능한 건설 신재료로 평가되고 있다. 본 연구에서는 고인성섬유보강콘크리트와 리브를 갖는 FRP 판을 인장 보강재 및 영구거푸집으로 활용한 합성보의 파괴거동에 관한 실험을 실시하였다. 비교를 위해 일반콘크리트와 PVA계열인 RF4000과 PP계열인 PP-macro의 섬유를 사용하였으며, 각각 RF4000+RSC15, PP-macro+RSC15를 혼입하여 합성보를 제작하여 실험하였다. FRP 판에 잔골재를 미부착한 경우는 보의 중앙에 발생한 휨 균열이 크게 벌어지면서 FRP 판과 콘크리트가 미끄러짐에 의한 파괴형태를 보여주고 있음으로 잔골재 부착은 필수적 사항이라 판단되며, 파괴모드에 대한 섬유보강재의 영향은 크지 않은 것으로 판단된다. FRP 판에 잔골재를 부착한 실험 결과는 1200, 2000mm 모두 콘크리트와 FRP 사이에 충분한 부착이 형성되었다. 일반콘크리트보다 섬유보강재를 혼입한 경우 최대 하중이 높게 나타났고, 그 중 PP계열의 섬유보강재를 혼입한 경우 최대 하중이 가장 높게 나타났다. 균열이 섬유보강재에 의해 지연되면서 FRP 리브와의 합성작용에 의해 발생한 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권3호
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• pp.279-288
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• 2016

The fundamental performance of any construction material should cover at least two phases: safety and serviceability. Safety commonly represents adequate strength, while serviceability encompasses the control of cracking and deflections at service loads. With respect to rapid hydraulic binders as a construction material, the above two phases should also be considered. Recent research on rapid cooling ladle furnace slag (RC-LFS) has drawn much attention, particularly given that it shows remarkable rapid hydraulic ability to pulverize to a fineness of $6,300cm^2/g$. This industrial byproduct could contribute to developing the sustainability of the rapidly hardening cementitious material system. This paper aims to expand upon the applicability of an RC-LFS-based binder that is composed of two parts. It also seeks to illustrate the engineering performance of an RC-LFS-based hybrid fiber-reinforced composite and to increase the strength of the RC-LFS-based composite. Each step of this experiment followed ASTM standards. The engineering performance, in both fresh state and hardening state, was tested and discussed in this paper. According to the experimental results for fresh concrete, the air content increased following the addition of polypropylene fiber. For hardened concrete, the toughness and strength improved following the addition of a hybrid fiber. The hybrid fiber mixture, which contains 0.75% of steel fiber and 0.25% of polypropylene fiber, shows even better engineering performance than other mixtures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.121-127
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• 2012

지금까지 연구된 고인성 섬유 복합체의 주요 결합재는 시멘트이다. 이 연구의 목적은 시멘트를 전혀 사용하지 않은 고로슬래그 기반 알칼리 활성 모르타르와 PVA(polyvinyl alcohol) 섬유를 이용하여 고인성을 나타내는 복합체에 대한 가능성을 검토하는 것이다. 이를 위하여 알칼리 활성화제 종류에 따라 균일한 섬유 분산성을 확보하면서 섬유 혼합을 용이하게 하기 위한 적절한 모르타르의 유동성 및 점성을 갖는 두 가지 배합을 결정하였고, 복합체의 기본적인 성능을 평가하기 위하여 슬럼프 플로, 압축강도, 일축인장, 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 두 가지 배합의 슬럼프 플로는 평균 465 mm로 나타났고, 약 2% 정도의 인장 변형 성능과 다중 미세균열을 나타내는 것을 확인하였다. 이를 통하여 시멘트를 전혀 사용하지 않고도 변형률 경화 거동에 의한 고인성을 나타내는 섬유 복합체의 개발 가능성을 입증하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.455-461
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• 2018

본 논문에서는 DFRCC 보수모르타르와 탄소섬유시트를 사용하여 보수보강을 실시한 철근콘크리트보를 대상으로 동결융해시험을 실시하여 휨강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $100{\times}100{\times}400mm$ 크기의 각주형 보를 총 14개 제작하여 KS F 2456에 따른 동결융해시험과 휨강도 시험을 실시하였다. 인장 및 압축측에서 각각 3-D10의 철근을 배치하였으며, 보수보강은 보의 3면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 각각 100 Cycle 및 200 Cycle에서 상대동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 휨강도에서는 탄소섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC 보수모르타르의 경우보다 약 15% 정도 크게 나타났으며, 동탄성계수 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 공시체 크기에 비해 비교적 많은 철근량이 배근되어 간섭효과가 나타난 것으로 추정되어 추가적인 실험과 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.529-536
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• 2020

본 논문에서는 동결융해 작용을 받는 철근콘크리트 압축부재의 내구성 증진 효과를 알아보기 위하여 DFRCC(고인성 섬유 시멘트 복합재료)와 탄소섬유시트를 사용하여 보수·보강을 실시한 철근콘크리트 기둥을 대상으로 동결융해시험을 실시하여 압축강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 100x100x400mm 크기의 기둥형 부재를 총 24개 제작하여 KS F 2456 및 KS F 2453에 따른 동결융해시험과 압축강도 시험을 각각 실시하였다. 부재단면에 4D10의 압축철근을 배치하였으며, 보수보강은 부재의 4면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 100, 200, 300Cycle의 각 세단계마다 동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 압축강도에서는 섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC의 경우보다 약 5% 정도 큰 양상을 보였으며, 동탄성계수에서는 비슷한 결과를 나타내었다. 이는 공시체 크기에 비해 상대적으로 철근양이 많이 배근되어 간섭을 일으킨 것으로 추정되며, 실제 노후화된 기둥부재의 보수보강을 통한 실질적이고 추가적인 연구와 실험이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.247-253
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• 2022

The columns of older reinforced concrete (RC) buildings generally have limited reinforcement details. Thus, they could be vulnerable to earthquake ground motions, leading to partial or complete building collapse. In this study, high-performance fiber-reinforced cementitious composite (HPFRCC) was applied to RC columns to improve their seismic behavior. Experimental tests were conducted with two full-sized specimens with limited reinforcement details, including short lap splices, while unidirectional loadings were applied to the specimens. The seismic behavior of RC columns was substantially improved by using HPFRCC.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.209-216
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• 2017

플랫플레이트 구조설계 시 중요한 고려사항 중 하나는 슬래브-기둥 접합부가 축하중에 의한 뚫림전단에 대한 저항성과 지진 발생 시 건물전체의 수평변형에 추종할 수 있는 연성능력을 확보하는 것이다. 이 연구에서는 플랫플레이트 구조형식의 슬래브-기둥 접합부를 대상으로 연성 증진을 위해 ECC를 접합부 뚫림전단의 위험단면 구역에 타설하고, 이 구역 주변 전단보강 구역에는 스터드의 설치와 강섬유 콘크리트를 사용한 상세를 개발하였으며, 이를 적용한 실험체에 대해 슬래브-기둥 접합부의 전단성능 실험을 수행하였다. 실험변수는 ECC에 혼입한 섬유 종류, 전단보강 구역의 스터드 설치와 강섬유 콘크리트 타설 여부였으며, 실험체의 파괴양상, 접합부 내력 및 변위와 변형률을 비교분석하였다. 실험 결과 슬래브-기둥 접합부에 ECC를 적용한 실험체의 내력과 연성이 그렇지 않은 실험체보다 우수하게 나타났으며, 전단보강 구역에서는 스터드의 전단보강 효과와 강섬유 콘크리트의 연성개선 효과를 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.157-163
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• 2018

본 연구는 기존에 사용되어 지고 있는 타설 노즐 내부에 블레이드를 설치함으로써 타설 시 시멘트 복합체에 혼입된 섬유의 방향성을 제어하고 동시에 분포도를 향상시키고자 하였다. 블레이드 변수 최적화를 위하여 시멘트계 매트릭스 재료의 유동과 혼입된 섬유의 운동, 노즐간의 상호작용을 고려한 다중물리계 유한요소해석을 수행하였다. 사용되는 섬유길이를 변수로 하여 블레이드의 간격, 길이, 위치를 결정하였다. 내부 블레이드 간격이 섬유길이의 약 1.2~2.4배, 블레이드 길이는 섬유길이의 약 4~8배, 설치 위치는 시멘트 복합체가 도출되는 입구에서부터 섬유길이의 14배 이하일 때 섬유 방향각이 약 $15^{\circ}$이하로 제어되었다. 또한, 본 연구에서 제시된 블레이드형 노즐은 기존의 섬유보강 시멘트 복합체 타설장비와 타설관을 그대로 사용하면서, 탈 부착식으로 제작될 수 있어 사용성과 편의성을 동시에 제공할 수 있을 것으로 판단된다.