Experimental results on lap splice performance of high performance fiber reinforced cementitious composite(HPFRCC) with fiber types under repeated loading are reported. Fiber types were polypropylene(PP), polyethylene(PE) and hybrid fiber[polyethylene fiber+steel cord(PE+SC)]. The development length($l_d$) was calculated according to the relevant ACI code requirements for reinforcing bars in concrete. The current experimental results demonstrated clearly that the use of fibers in cementitious matrixes increases significantly the splice strength of reinforcing bars in tension. Also, the presence of fibers increased the number of cracks formed around the spliced bars.
일반적으로 콘크리트는 높은 압축강도에 비해 매우 낮은 휨강도 및 인장강도를 가진 재료지만 고인성 콘크리트의 경우 다량의 섬유를 혼입함으로써 높은 인장강도를 가지는 한편, 균열 발생 후에도 변형경화 현상을 보이며 높은 인성을 가지게 된다. 따라서 이러한 고인성 콘크리트의 인장특성을 평가하기 위해서는 기존 콘크리트의 시험방법과 다른 일축인장시험이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 콘크리트의 압축시험에 있어서도 치수, 형상, 단부조건 등의 요인이 변하면 얻어지는 결과가 상이한 상황에서, 시멘트계 재료의 인장시험에서는 재료의 특성상, 섬유의 배향 문제에서부터 섬유길이와 공시체 단면치수의 관계가 결과에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 시험체 치수 및 시험방법에 따른 고인성 콘크리트의 인장특성을 검토하였고, 시험체 치수가 얇아질수록 섬유배열이 곧게 되어 더 높은 성능을 발휘함을 확인 할 수 있었다.
Fibers are increasingly being used for the reinforcement of cementitious matrix to enhance the toughness and energy absorption capacity and to reduce the cracking sensitivity of the matrix. In the past decade, high performance fiber reinforced cementitious composite(HPFRCC) have evolved with intensified research. HPFRCC for structural applications has been developed under the performance driven design approach. It is the aim of this study to obtain development of hybrid-HPFRCC using polypropylene fibers and polyethylene fibers. It was targeted the requirement of economical mixing and application to structure member.
Generally, normal concrete has the disadvantages of low tensile strength, low ductility and volume instability. To improve its performance, fiber reinforced cimentitious composite(FRCC) have been development. These composites are composed of cement, sand, water, a small amount of admixtures, and an optimal amount of fiber like synthetic fiber and steel fiber. This research investigates influence of sand, hybrid fiber and fiber volume fraction, and reports the test results of mechanical properties, fracture behavior and failure pattern of the FRCC. Our experiment was observed that sand mixed FRCC has lower compressive strength and higher bending strength than no sand mixed FRCC, and more steel fiber mixed FRCC has higher compressive strength and bending strength. Hybrid FRCC of steel and polypropylene had superior properties than FRCC of polypropylene only in same fiber volume fraction.
In the recent design of high ductile fiber-reinforced cementitious composite ECC, which exhibits tensile strain-hardening behavior in the hardened state, optimizing both processing mechanical properties for specific applications is critical. This study introduced a method to develop useful ECCs in field, which possess the different fluid properties to facilitate diverse types of processing (i.e., self-consolidating or spray processing). Control of rheological modulation was regarded as a key factor to allow the performance of the desired processing, while retaining the ductile material properties. To control the rheological properties of the composite, we first determined basic ECC compositon, which is based on micromechanics and steady-state cracking theory. The stability and consequent viscosity of suspensions were, then, mediated by optimizing dosages of chemical and mineral admixtures. The rheological properties altered by this approach were revealed to be effective in obtaining ECC hardened properties, allowing us to readily achieve the desired function of the fresh ECC.
고성능 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 인장력 작용 하에 있어서 초기 균열이 발생한 이후에도 변형의 증가와 함께 응력이 증가하는 변형경화 특성과 다수의 미세 균열이 발생함으로써 균열 폭 제어 특성을 나타낸다. 그러나 국내의 HPFRCC의 연구는 단일섬유를 중심으로한 제조방법이나 경화전후의 재료적 성상에 관한 연구들이 진행되어지고 있으나 복합섬유인 HPFRCC를 실무에서 활용하기 위한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시공성 및 경제성을 고려하여 실무에서 효율적인 활용성을 검토하기 위한 방안으로 강섬유(이하 SL)와 유기섬유(이하 OL)를 조합한 복합섬유로 유동성 및 강도 등 제반 공학적 특성을 검토하고자 한다. 결과적으로 강섬유 장섬유(SL)과 유기섬유 장섬유(OL)의 복합섬유를 활용하는 HPFRCC의 제반 공학적 성능을 검토한 결과 복합섬유 혼입율 1.5%일 때 가장 우수한 것으로 판단되었다.
본 논문은 다양한 연성 능력을 갖는 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 성능을 평가하고자 하였으며, 시멘트 복합체의 연성은 보강 섬유의 종류 및 혼입률에 따라 좌우되게 된다. 본 연구에 사용된 섬유는 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE),그리고 PE 섬유와 5연선의 강섬유를 하이브리드하여 사용하였으며, PP 섬유의 혼입률은 2.0%, PE 및 하이브리드 고인성 시멘트 복합체의 혼입률은 1.5%로 하였다. 철근의 겹침이음길이는 일반 콘크리트에서 철근의 겹침 이음에 사용되는 ACI 규준에 의해 산정하였다. 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 실험을 수행한 결과, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도가 콘크리트에 비해 $82{\sim}91%$정도 높게 나타났으며, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도 및 에너지 흡수 능력이 PP2.0에 비해 높은 것으로 나타났다. 따라서 철근의 겹침 이음 성능은 섬유의 혼입률보다는 섬유의 인장강도 및 탄성계수에 의해 향상됨을 알 수 있었다. 또한 고인성 시멘트 복합체는 시멘트 복합체 내에서 섬유의 가교 작용으로 인해 미세균열의 분산 특성 및 최대강도 이후 연성적인 강도 저하를 보이는 것으로 나타났다.
High performance fiber-reinforced cementitious composite(HPFRCC) encompass a wide variety of cementitious composites whose behavior in tension is significantly more ductile than that of traditional fiber-reinforced concrete. Fibers in HPFRCC are increasingly being used for the reinforcement of cementitious matrix to enhance the toughness and energy absorption capacity and to reduce the cracking sensitivity of the matrix. In the past decade, HPFRCC have evolved with intensified research. HPFRCC for structural applications has been developed under the performance driven design approach. It is the aim of this study to obtain development of HPFRCC using polyvinyl-alcohol fiber(PVA). It was targeted a requirement of economic mixing and apply to structure member.
Recently, fiber cementitious composite has been researched due to its good ductility. In this paper, Ductile Fiber Reinforcement Cementitious Coposite (DFRCC) is applied as reinforcement in concrete to prove its better performance. Compare to ordinary concrete, DFRCC has higher ductility which helps control the propagation of cracking without decreasing the elastic modulus and ultimate strength. In this research, experiments of different mixture ratios have been implemented to find a suitable mixture ratio value to produce high performance DFRCC material.
An experimental investigation on the strength and behavior of High Performance Fiber Reinforced Cement Composite(HPFRCC) column with Polyvinyl alcohol(PVA) fibers under axial load have been carried out. The columns were subjected to monotonic axial compression until failure. The variables in this study are the combination ratio of PVA, and the volumetric ratio of transverse reinforcement. Test results showed that the fibers, when used in PVA2.0, could result in superior composite performance compared to their individual fiber reinforced cement composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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