최근 국내외 건축물이 초고층화, 대형화되고 다양화됨으로써 콘크리트의 고성능화가 요구되고 있으며 지진하중과 같은 반복 주기하중이 작용할 때 철근콘크리트 부재의 내진성능의 개선이 필요한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 사용성, 안정성 및 신뢰성이 우수한 고연성고내구성을 갖는 최적배합의 고인성 섬유 복합모르타르를 개발하고 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부의 위험단면영역에 적용하여 건축물의 내력, 연성능력, 에너지소산능력 등의 내진성능을 개선하고 철근콘크리트 건축물의 설계시 기초자료 및 실용화 기술을 제시하고자 한다. 실험 결과 고인성 섬유 복합 모르타르를 활용한 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부 실험체(RCFPP 시리즈)는 표준실험체(SRCFP)보다 최대내력 15~34%, 연성능력 33~37%, 에너지소산능력은 최대 2.14배 증가함을 나타내었다.
최근에는 다양한 보강재를 매트릭스에 혼입하는 방식으로 콘크리트 재료에 다양한 유형의 성능을 부여하는 연구 개발이 이루어지고 있다. 다량의 섬유를 사용하여 배합된 고인성 콘크리트는 다중균열분산 특성을 가지고 있으며, 이에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다. 하지만 정적 하중에 대한 연구가 집중되고 있으며, 반복적인 하중에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 섬유비율을 달리한 고인성 콘크리트로 보를 제작하였고, 정적 휨시험과 피로 휨시험을 수행하였다. 그 결과 섬유 함량이 휨 거동에 미치는 영향을 분석하였고, 고인성 콘크리트의 하중-수명 관계를 S-N관계식으로 제안하였다. 2%의 섬유 혼입량으로 고인성 특성의 콘크리트를 배합할 수 있었다. 0.5% 섬유를 추가하는 경우 최대 휨강도는 유사하지만 휨인성은 2배 가까이 향상되는 것으로 나타났다. 반면, 두 배합의 피로수명은 큰 차이를 보이지 않았다.
With the changes of times the building materials tend to extend the demand for application under the special environment. Since high-ductile mortar is developed, the building materials show excellent performance like toughness, compression, tensile, and bending, etc. in the general concrete from the existing brittle point. And, recently they are widely used as repairing and reinforcing materials both at home and abroad because they are recognized as excellence like durability and fire-resistance. However, it is in a situation of creating problems in durability because it frequently happened deterioration of buildings that have already repaired and reinforced at a time when it requires reconstruction of recently deteriorated construction structure recently. Therefore, in this study improved with a more repair Material development and reinforcement of the second high-ductile mortar products for a variety of basic materials were presented want, research plans used include traditional repair materials and the newly developed PCM (polymer cement mortar) structural reinforcement type indicated that comparison. PCM analysis in order to present a rate depending on the types fiber 0, 1.2 and 2.0(%) at three levels and mixture water according to ratios of weight to Plain in the 2.0 and 1.85(kg) at two levels is set, the results were as follows. 1) This study has shown that PCM had excellent strain hardening behavior at the same time that the bending stress increased according to the fiber contents. 2) This study has shown that it had the durability performance due to the high substance transmission according to the fiber contents.
Bhutta, M. Aamer Rafique;Tsuruta, Ken;Ohama, Yoshihiko
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제2권1호
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pp.35-39
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2008
This experimental study examines the applicability of polymer mortar permanent forms using a methyl methacrylate (MMA) solution of waste expanded polystyrene (EPS) to develop effective recycling processes for the EPS, referring to the flexural behavior of a polymer-impregnated mortar permanent form with almost the same performance as commercial products. An MMA solution of EPS is prepared by dissolving EPS in MMA, and unreinforced and steel fiber-reinforced polymer mortars are mixed using the EPS-MMA-based solution as a liquid resin or binder. Polymer mortar permanent forms (PMPFs) using the EPS-MMA-based polymer mortars without and with steel fiber and crimped wire cloth reinforcements and steel fiber-reinforced polymer-impregnated mortar permanent form (PIMPF) are prepared on trial, and tested for flexural behavior under four-point (third-point) loading. The EPS-MMAbased PMPFs are more ductile than the PIMPF, and have a high load-bearing capacity. Consequently, they can replace PIMPF in practical applications.
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.
Three reinforced concrete rigid frames and infilled rigid frames with new retrofitting system were tested under both vertical and cyclic loadings, Experimental programs were carried out to evaluate and improve the seismic performance of such test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. under load reversals. All the specimens were modeled in one-third scale size. For specimens(RFHPC, RFAR) designed by the improving of seismic performance of the rigid frame using the high ductile fiber composite PC panel and ALC panel system, load-carrying capacities were increased $1.45{\sim}2.28$ times, and hysteretic behavior was very stable during the final tests in comparison with the standard specimen(SRF).
본 연구에서는 고강도철근콘크리트 보-기둥 접합부의 고성능화 기술 즉 콘크리트의 고강도화, 접합부 영역의 손상을 최소화하고 보의 소성힌지를 보의 내측으로 완전히 이동함과 동시에 내진성능을 향상시키는 고성능 설계상세 기술 및 고인성섬유 복합모르타르을 도입한 시험체를 제작하고 실험을 수행하여 이력거동을 평가하였다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능을 향상시키고, 보-기둥 접합면에 인접하여 발생하는 소성힌지를 보의 내측으로 이동시킬 목적으로 새로운 접합부 설계상세를 도입한 정착형 중간철근(1.5d)과 이중폐쇄스터럽 보강 시험체(HJCI)는 소성힌지의 이동은 물론 내진성능이 현저히 개선 되었다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 철근배근 및 콘크리트 밀실타설의 문제점을 해소하고 기둥의 띠철근 및 보의 스터럽을 고인성섬유 복합모르타르(HDFRM)로 대체한 실험체 (HJRP)의 경우 안정적인 이력거동, 충분한 내력확보 및 만족스런 파괴형태를 나타내었다.
Recently, there are many research for increasing tensile strength of concrete using fiber-reinforced mortar. Especially, the research about the high ductile concrete with fiber-reinforcement which behaves strain-hardening (defined as HPFRCC) is performed while it has the drawback of decreasing workability because of interruption of fibers such as fiber-ball effect. Hence to solve this problem, as a previous research, combination of metal fiber and organic fiber was suggested. Although this research achieved favorable result of workability of HPFRCC, the research scope was concentrated on workability of the mortar. Therefore, in this research, based on the fiber-combination of previous research, the tensile properties is evaluated depending on water-to-binder ratios to obtain improved tensile performance.
Three reinforced concrete shear wall and infilled shear wall using retrofitting system were constructed and tested under both vertical and cyclic loadings, Experimental programs were carried out to evaluate and improve the seismic performance of such test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. under load reversals. All the specimens were modeled in one-third scale size. For specimens(RWAHC, RWXHC) designed by the improving of seismic performance using the high ductile fiber composite mortar, anchoring, and advanced detailing system for the reinforced concrete shear wall load-carrying capacities were increased $1.1{\sim}1.22$ times in comparison with the standard specimen(SRW).
본 논문에서는 습식스프레이 공법에 의하여 타설되는 고인성 섬유보강 모르타르(ECC)을 구조물의 보수에 적용함으로써 구조물의 내구성을 증진시키는 효과에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 굳지않은 상태에서는 스프레이 공정에 적합한 유동특성을 갖고 있으면서, 굳은 후에는 인장변형경화거동을 나타내는 ECC를 스프레이 공법으로 타설하여 시험체를 제작하여 실험하였다. 실험 결과, 스프레이된 ECC의 역학적 특성(인장 및 휨거동)이 일반적인 타설법에 의하여 제작된 ECC와 거의 일치하는 것으로 나타났으며, 이 때에 ECC의 균열폭은 평균 30${\mu}m$로 제어되었다. 구콘크리트/ECC 합성보의 에너지 흡수능력은 구콘크리트/상용 스프레이 모르타르(PM) 합성보에 비하여 매우 우수한 것으로 나타났으며, 경계면의 부착성능도 양호한 것으로 평가되었다. ECC 고유의 균열제어능력과 더불어 보수된 부재(구콘크리트/ECC 합성보)의 탁월한 휨변형능력, 에너지 흡수능력 등은 구조물의 내구성을 증진하는데 큰 이점으로 작용하게 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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