• Advances in concrete construction
• /
• 제10권3호
• /
• pp.195-209
• /
• 2020

This study investigates the behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) with hybrid macro-micro steel and macro steel-polypropylene (PP) fibers. Compression, direct and indirect tension tests were carried out on cubic and cylindrical, dogbone and prismatic specimens, respectively. Three types of macro steel fibers, i.e., round crimped (RC), crimped (C), and hooked (H) were combined with micro steel (MS) and PP fibers in overall ratios of 2% by volume. Additionally, numerical analyses were performed to validate the test results. Parameters studied included, fracture energy, tensile strength, compressive strength, flexural strength, and residual strength. Tests showed that replacing PP fibers with MS significantly improves all parameters particularly flexural strength (17.38 MPa compared to 37.71 MPa). Additionally, the adopted numerical approach successfully captured the flexural load-deflection response of experimental beams. Lastly, the proposed regression model for the flexural load-deflection curve compared very well with experimental results, as evidenced by its coefficient of correlation (R²) of over 0.90.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
• /
• pp.28-31
• /
• 2004

This paper discusses the role of micro and macrofibers in the workability, compressive strength, and failure of cementitious composites. Workability(flow), compressive strength, splitting strength and fracture mechanism of hybrid fiber reinforced cement composites(HFRCC) have been investigated by means of Korean Standard (KS). The specific blend pursued in this investigation is a combination of polyvinyl alcohol(PVA) and steel cord. It was demonstrated that a hybrid combination of steel and PVA enhances fiber dispersion compared to only steel cord reinforced cement composites and that the brittle and wide cracking was much reduced in HFRCC as expected because in the matrix containing the PVA fiber around the steel cord, a multiple microcracking occurred and the steel cord could sufficiently work for bridging the cracked surface.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2018년도 춘계 학술논문 발표대회
• /
• pp.208-209
• /
• 2018

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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2017년도 추계 학술논문 발표대회
• /
• pp.147-148
• /
• 2017

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.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.543-550
• /
• 2005

본 연구에서는 마이크로 섬유인 탄소섬유와 매크로 섬유인 강섬유가 서로 하이브리드 형태로 결합되고 미세한 광물 혼화재인 실리카퓸이 치환된 고성능 하이브리드 섬유보강 콘크리트(HPHFRC)의 파괴계수(MOR), 휨인성 특성($I_30$과 $W_{2.0}$), 유동성(슬럼프)이 분산분석(ANOVA)을 통해 특성화된다. MOR I30(또는 $W_{2.0}$), 슬럼프 데이터들은 휨 성능과 유동성을 평가하기 위한 특성치로 사용된다. 특히, 실험회수를 줄이기 위하여 일부실시 직교배열에 따라 실험이 계획된다. 각 특성인자를 각 실험인자에 대해서 평가한 결과, 강섬유는 MOR 과 $I_{30}$의 특성인자 측면에서 상당히 유의한 실험인자로 나타난다. 또한 분산분석 결과, 실험인자의 유의도에 따라 다음과 같은 평가가 이용될 수 있다 유동성(슬럼프) 감소는 실리카 흄, 강섬유, 탄소섬유 실험인자 순서로 유의하게 나타난다. MOR 향상은 실리카퓸($\fallingdotseq$ 탄소섬유), 강섬유 실험인자 순서로 유의한 것으로 나타난다. 휨인성 증진은 실리카퓸, 탄소섬유, 강섬유 실험인자 순서로 유의하게 나타난다. 실험범위 내에서 강섬유 $1.0\%$, 탄소섬유 $0.25\%$, 실리카퓸 $5.0\%$의 조합이 각 특성치들을 가장 우수하게 향상시키고 유동성이 확보된 실험 조건으로 도출된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.49-56
• /
• 2015

초고성능 콘크리트는 높은 강도와 유동성을 갖는 우수한 재료 특성을 나타내는 콘크리트이다. 그러나 고연성 시멘트 복합체에 비하여 낮은 연성을 나타낸다. 이 연구에서는 강섬유와 마이크로섬유의 조합이 초고성능 콘크리트의 인장거동에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 강섬유와 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 현무암섬유 조합에 따라 4가지 초고성능 콘크리트 배합을 결정하였고, 인장거동을 평가하기 위하여 직접인장 실험을 수행하였다. 또한 마이크로섬유가 제조과정에서 의도하지 않은 과도한 기포를 생성하는지를 확인하기 위하여 밀도실험을 수행하였다. 실험결과 인장강도가 높은 폴리에틸렌섬유는 초고성능 콘크리트의 인장거동을 향상시키는데 효과적임을 확인하였고, 현무암섬유는 초고성능 콘크리트의 균열강도 및 인장강도를 증가시키는데 효과적임을 확인하였다. 또한 마이크로섬유가 의도하지 않은 기포를 생성하지 않는다는 것도 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.651-658
• /
• 2010

콘크리트의 슬럼프와 역학적특성에 대한 마이크로 섬유와 매크로 섬유의 영향을 파악하기 위하여 강섬유와 PVA 섬유로 하이브리드 보강된 콘크리트 16배합과 무보강 콘크리트 1배합을 실험하였다. 주요 변수는 강섬유와 PVA 섬유의 체적비 및 길이이다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 역학적특성들은 섬유보강지수에 따라 분석되었으며, 강섬유 또는 PVA 섬유만으로 보강된 콘크리트와 비교하였다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 슬럼프는 섬유 체적비와 형상비 증가와 함께 감소하였으며, 할렬인장강도, 파괴계수, 탄성계수 및 휨 인성지수는 섬유보강지수의 증가와 함께 증가하였다. 단일 섬유보강 콘크리트의 섬유체적비에 비해 낮은 체적비를 갖는 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 파괴계수와 휨인성지수는 단일 섬유보강 콘크리트에 비해 높았다. 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 휨 인성 향상을 위해서는 30 mm와 60 mm 길이의 강섬유를 함께 사용하는 것보다는 60 mm 강섬유만을 사용하는 것이 효율적이었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.47-58
• /
• 2024

본 연구에서는 마이크로 강섬유와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)를 혼입한 전도성 모르타르의 발열성능, 휨강도 및 미세구조를 분석하기 위해 실험적으로 수행하였다. 전도성 모르타르 발열성능 및 휨강도 시험에서 MWCNT의 혼입 농도는 시멘트 중량 대비 0.0wt%, 0.5wt% 및 1.0wt%로 선정하였으며, 마이크로 강섬유는 부피 대비 2.0vol%로 혼입하였다. 발열성능 실험은 다양한 인가전압 (DC 10V, 30V, 60V) 및 상이한 전극간격 (40 mm, 120 mm)을 매개변수로 수행하였으며, 양생 재령 28일에서 휨강도를 측정하여 일반 모르타르와 비교, 분석하였다. 더 나아가, 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 이용하여 전도성 모르타르의 표면 형상과 미세구조를 분석하였다. 그 결과 MWCNT의 혼입 농도와 인가전압이 증가할수록 발열성능이 향상되었으며, 전극간격이 좁을수록 발열성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 하지만 MWCNT의 혼입 농도를 1.0wt%까지 추가하더라도 발열성능은 크게 향상되지 못하였다. 휨강도 시험결과, PM 시편과 MWCNT를 혼입한 시편을 제외한 모든 시편의 평균 휨강도가 4.5 MPa 이상으로 나타나 마이크로 강섬유 혼입에 따른 높은 휨강도를 보였다. FE-SEM 이미지 분석을 통해 시멘트 매트릭스 내 마이크로 강섬유와 MWCNT 입자 사이에 전도성 네트워크가 형성되는 것을 확인하였다.

• Advances in concrete construction
• /
• 제12권6호
• /
• pp.451-459
• /
• 2021

The mechanical behaviors and chloride resistance performance of fiber reinforced cementitious composites (FRCC) with hybrid polyethylene (PE) and steel fiber (in total 2% by volume) were investigated. Based on micro-mechanics and fracture mechanics, the reason why the tensile strain capacity of FRCC changed obviously was obtained. Besides, the effects of the total surface area of fiber in FRCC on compressive strength and chloride content were clarified. It is found that the improvement of the tensile strain capacity of FRCC with hybrid fiber is attributed to the growth of strain-hardening performance index (the ratio of complementary energy to crack tip toughness). As the total surface area of fiber related with the interfacial transition zone (ITZ) between fiber and matrix increases, compressive strength decreases obviously. Since the total surface area of fiber is small, the chloride resistance performance of FRCC with hybrid PE and steel fiber is better than that of FRCC containing only PE fiber.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
• /
• pp.644-647
• /
• 2004

Modulus of rupture (MOR) and flexural toughness in hybrid fiber reinforced cement pastes mixed with micro-fiber (carbon fiber) and macro-fiber (steel fiber) and replaced with silica fume according to the fixed ratio were researched. Reinforcing efficiency in specimens were estimated by two factors, such as strengthening factor $(F_s)$ and toughening factor $(F_t)$, which were calculated from the analysis of variance (ANOVA) of the response values, such as MOR and absorbtion energy $(W_0)$. According to the experimental design by the fractional orthogonal array, nine hybrid fibrous reinforced paste series and one non-reinforced control paste were manufactured. Specimens of each series were tested by the INSTRON Inc. 8502(model) equipment in three-points bending and then measured the load-deflection response relationships. Considerable strengthening of cement pastes resulted in' the case of other factors without carbon fiber and toughening of cement pastes about all factors showed high. Based on the significance of factors related to response values from ANOVA, following assessments were available; $F_s$ or MOR: silica fume $\gg$ steel fiber $\gg$ carbon fiber; $F_t\;or\;W_0$: steel fiber > carbon fiber > silica fume. Optimized composition condition was estimated by steel fiber of $1.5\%$, carbon fiber of $0.5\%$ and silica fume $7.5\%$ in side of strengthening and steel fiber of $1.5\%$, carbon fiber of $0.75\%$ and silica fume $7.5\%$ in side of toughening.