• Advances in concrete construction
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• 제14권1호
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• pp.45-55
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• 2022

In this article, the flexural and shear capacity of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams (UHPFRC) using two kinds of rebars, including GFRP and steel rebars, are experimentally investigated. For this purpose, six UHPFRC beams (250 × 300 × 1650 mm) with three reinforcement ratios (ρ) of 0.64, 1.05, and 1.45 were constructed using 2% steel fibers by volume. Half of the specimens were made of UHPFRC reinforced with GFRP rebars, while the other half were reinforced with conventional steel rebars. All specimens were tested to failure in four-point bending. Both the load-deformation at mid-span and the failure pattern were studied. The results showed that utilizing GFRP bars increases the flexural strength of UHPFRC beams in comparison to those made of steel bars, but at the same time, it reduces the post-cracking strain hardening. Furthermore, by increasing the percentage of longitudinal bars, both the post-cracking strain hardening and load-bearing capacity increase. Comparing the experiment results with some of the available equations and provisions cited in the valid design codes reveals that some of the equations to predict the flexural strength of UHPFRC beams reinforced with conventional steel and GFRP bars are reasonably conservative, while Khalil and Tayfur model is un-conservative. This issue makes it essential to modify the presented equations in this research for predicting the flexural strength of UHPFRC beams using GFRP bars.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.407-408
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• 2010

본 연구는 폴리프로필렌 섬유와 나일론 섬유, 그리고 스테인레스 강섬유로 보강된 초고강도 콘크리트 기둥의 내화 성능에 관하여 조사하였다. 단주부재시편 24개가 제작되었으며 KS F 2257-1의 표준시간-가열온도곡선을 이용하여 3시간까지 가열하였다. 폴리프로필렌 섬유의 길이와 각 섬유의 혼입율을 주요 실험 변수로 하였으며, 일반 골재와 전기로 슬래그 골재에 대한 영향도 파악하였다.

• Computers and Concrete
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• 제29권 6호
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• pp.407-418
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• 2022

This paper numerically investigates the effect of changes in the mechanical properties (displacement, strain, and stress) of the ultra-high-performance concrete (UHPC) without rebar and the reinforced concrete (RC) using steel re-bars. This reinforced concrete is mostly used in the concrete bridge decks. A mixture of sand, gravel, cement, water, steel fiber, superplasticizer, and micro silica was used to fabricate UHPC specimens. The extended finite element method as used in the ABAQUS software is applied for considering the mechanical properties of UHPC, RC, and ordinary concrete specimens. To calibrate the ABAQUS, some experimental tests have been carried out in the laboratory to measure the direct tensile strength of UHPC by the compressive-to-tensile load converting (CTLC) device. This device contains a concrete specimen and is mounted on a universal tensile testing apparatus. In the experiments, three types of mixed concrete were used for UHPC specimens. The tensile strength of these specimens ranges from 9.24 to 11.4 MPa, which is relatively high compared with ordinary concrete specimens, which have a tensile strength ranging from 2 to 5 MPa. In the experimental tests, the UHPC specimen of size 150×60×190 mm with a central hole of 75 mm (in diameter)×60 mm (in thickness) was specially made in the laboratory, and its direct tensile strength was measured by the CTLC device. However, the numerical simulation results for the tensile strength and failure mechanism of the UHPC were very close to those measured experimentally. From comparing the numerical and experimental results obtained in this study, it has been concluded that UHPC can be effectively used for bridge decks.

• Advances in nano research
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• 제14권4호
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• pp.363-373
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• 2023

A novel type of steel fiber with a rounded-end shape is presented to improve the bonding behavior of fibers with Carbon Nanotubes (CNT)-reinforced Ultra-High Performance Concrete (UHPC) matrix. For this purpose, by performing a parametric study and using the nonlinear finite element method, the impact of geometric characteristics of the fiber end on its bonding behavior with UHPC has been studied. The cohesive zone model investigates the interface between the fibers and the cement matrix. The mechanical properties of the cohesive zone model are determined by calibrating the finite element results and the experimental fiber pull-out test. Also, the results are evaluated with the straight steel fibers outcomes. Using the novel presented fibers, the bond strength has significantly improved compared to the straight steel fibers. The new proposed fibers increase bond strength by 1.1 times for the same diameter of fibers. By creating fillet at the contact area between the rounded end and the fiber, bond strength is significantly improved, the maximum fiber capacity is reachable, and the pull-out occurs in the form of fracture and tearing of the fibers, which is the most desirable bonding mode for fibers. This also improves the energy absorbed by the fibers and is 4.4 times more than the corresponding straight fibers.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.209-216
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• 2007

본 연구는 강섬유 보강 초고강도 콘크리트가 적용된 슬래브-기둥 접합부의 구조적 특성을 파악하였다. 2개의 슬래브-기둥 시험체와 4개의 독립 기둥 시험체의 기둥 하중 전달 실험이 수행되었다. 기둥 하중 실험 수행시, 슬래브-기둥 접합부의 실제 구속 상태를 고려하기 위해 슬래브 하중을 적용하였다. 주 변수로는 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 확대 타설이며, 이에 더하여 슬래브의 접합부 구속 효과, 강섬유 보강, 그리고 접합부의 콘크리트 강도 등이 실험을 통해 파악되었다. 또한, ACI Code(2005)와 CSA Standard(2004)의 예측식과 실험 결과를 비교하였다. 슬래브-기둥 접합부를 통한 기둥 하중 전달에 대한 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 효과를 실험을 통해 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.399-402
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• 2005

In ultra-high strength SFRCC(Steel Fiber Reinforced Cementious Composites), much silica fume are used to improve strength, flowability and durability. Silica fume have merits of filling the voids, enhancement of reheological chracteristics, production of secondary hydrates by pozzolanic reaction in reactive powder concretes. However silica fume has been imported in high-cost in domestic industry, we need to investigate replaceable material in stead of silica fume in a view of economy Therefore, in this paper, in order to investigate replacement of silica fume in ultra-high strength SFRCC we used the granulate blast-furnce slag with finess 4000, 6000, 8000. As a results, we have evaluated that the bigger the finess the more increase compressive strength of ultra-high strength SFRCC using the blast-furnce slag and there was no problem from the viewpoint of flowability and compressive strength when we use blast-furnce $50\%$ with replacement ratio of silica fume

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.637-646
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• 2016

이 연구에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(Ultra-high performance fiber reinforced concrete, 이하 UHPFRC)로 보강된 콘크리트 계면에서의 전단강도 평가를 위한 경사전단실험을 수행하였다. 실험변수는 면처리 유무와 콘크리트 강도, 그리고 UHPFRC의 강섬유 혼입률이다. 콘크리트의 계면은 숏블라스팅으로 면처리되었다. 실험결과, 숏블라스팅으로 면처리된 실험체의 계면 전단강도는 매끄러운 표면을 가진 실험체의 부착강도에 비해 매우 크게 나타났으며, 거친면을 만들기 위한 숏블라스팅 방법은 매우 효과적인 방법인 것으로 나타났다. 숏블라스팅으로 표면처리를 할 경우, 전단마찰 철근이 없더라도 콘크리트 계면에서 저항하는 전단강도는 현행 기준에서 제시하고 전단강도 상한값을 초과하는 것으로 나타났다. 기존의 콘크리트와 UHPFRC 사이의 전단마찰 설계는 전단마찰 철근의 유무와 상관없이 현행 콘크리트 구조기준을 사용해도 무방할 것으로 판단된다. 다만, 면처리를 하지 않은 경우에는 적절한 전단 보강재가 추가 설치하여야 할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2009

본 연구에서는 섬유혼입률이 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 인장연화거동 특성에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 노치 낸 보에 대한 3점 재하 휨실험을 통해 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장 거동을 구하고, Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하여 휨 실험 결과로부터 인장연화곡선을 도출하였다. 노치 낸 보의 휨 실험 결과에서 초기강성은 섬유혼입률에 관계없이 일정한 값을 나타내고, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하며 연화거동은 일정 균열폭에서 점근적으로 수렴하는 경향을 나타내었다. 역해석을 통해 구한 인장연화곡선으로부터 섬유혼입률과 임계균열폭, $\omega_0$의 함수로 인장연화모델을 제안하였으며, 인장연화모델은 균열이 진행됨에 따라 일정한 인장응력 값을 가지는 소성구간과 지수함수로 주어지는 연화구간으로 나누어 제시하였다. 본 연구에서 제시한 인장연화모델을 적용하여 점성균열모델을 이용한 유한요소해석을 수행한 결과, 해석 결과와 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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• pp.57-60
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• 2004

Recently, Many researchers are interested in ultra-high performance cementitious compostie characterized by high strength and high durability and trying to apply for structural members. In this paper, twelves fiber-reinforced UHPCC with high compressive strength over 150MPa I shaped beam without stirrups were tested under various conditicns to investigate the mechanical behavior of UHPCC I shaped beam without stirrups. Variables considered in this study includes steel fiber volume fraction, reinforcememt steel ratio, and shear spar ratio.

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