• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.709-716
• /
• 2005

이 연구는 국내에서 상용 중인 재료를 이용하여 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하고자 함에 목적이 있으며, 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하기 위해서는 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성과 섬유-모르타르 경계 면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성을 파악하여야 한다. 특히 시멘트계 재료(cementitious materials)의 역학적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 물-시멘트비(water cement ratio)에 대한 연구에 초점을 맞추었으며, 3가지의 물-시멘트비에 대하여 섬유의 인발실험(fiber pullout test)과 모르타르의 쐐기쪼갬실험(wedge splitting test)을 수행하였고 이를 통하여 모르타르 매트릭스와 섬유-매트릭스 경계면(interface)의 역학적인 특성을 파악하였다. 이러한 연구에 의하여 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 역학적 특성을 이용하여 물-시멘트비 범위 및 재료의 기본 배합을 제시하였고 또한 마이크로역학과 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 하여 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 나타내는 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하였다. 개발된 재료는 1축인장 하에서 변형률 경화거동을 나타내었으며, 변형능력은 최대 2.2% 이었다. 이와 같은 높은 변형 능력은 일반 콘크리트(또는 모르타르)의 약 100배에 해당된다. 또한 압축하에서는 압축강도 이후 응력-변형률 곡선이 완만하게 감소하는 연성파괴의 형태를 나타내었으며 28일의 압축강도는 보통강도 콘크리트의 강도에 해당되는 26MPa, 34MPa인 것으로 측정되었다.

• Computers and Concrete
• /
• 제9권2호
• /
• pp.81-97
• /
• 2012

This paper presents development of double-K fracture model for the split-tension cube specimen for determining the unstable fracture toughness and initial cracking toughness of concrete. There are some advantages of using of split-tension cube test like compactness and lightness over the existing specimen geometries in practice such as three-point bend test, wedge splitting test and compact tension specimen. The cohesive toughness of the material is determined using weight function having four terms for the split-tension cube specimen. Some empirical relations are also suggested for determining geometrical factors in order to calculate stress intensity factor and crack mouth opening displacement for the same specimen. The results of double-K fracture parameters of split-tension cube specimen are compared with those obtained for compact tension specimen. Finally, the influence of the width of the load-distribution of split-tension cube specimen on the double-K fracture parameters for laboratory size specimens is investigated. The input data required for determining double-K fracture parameters for both the specimen geometries are obtained using well known version of the Fictitious Crack Model.

• Computers and Concrete
• /
• 제15권2호
• /
• pp.199-213
• /
• 2015

The residual fracture toughness of post-fire normal-strength concrete subjected up to $600^{\circ}C$ is considered by the wedge splitting test. The initial fracture toughness $K_I^{ini}$ and the critical fracture toughness $K_I^{un}$ could be calculated experimentally. Their difference is donated as the cohesive fracture toughness $K_I^c$ which is caused by the distribution of cohesive stress on the fracture process zone. A comparative study on determining the residual fracture toughness associated with three bi-linear functions of the cohesive stress distribution, i.e. Peterson's softening curve, CEB-FIP Model 1990 softening curve and Xu's softening curve, using an analytical method is presented. It shows that different softening curves have no significant influence on the fracture toughness. Meanwhile, comparisons between the experimental and the analytical calculated critical fracture toughness values further prove the validation of the double-K fracture model to the post-fire concrete specimens.

• Advances in concrete construction
• /
• 제9권2호
• /
• pp.173-181
• /
• 2020

Fracture properties of concrete depend on the mix proportions of the ingredients, specimen shape and size, type of testing method used for the evaluation of fracture properties. Aggregates play a key role for changes in the fracture behaviour of concrete as they constitute about 60-75 % of the total volume of the concrete. The present study deals with the effect of size and quantity of coarse aggregate on the fracture behaviour of steel fibre reinforced self compacting concrete (SFRSCC). Lower coarse aggregate and higher fine aggregate content in SCC results in the stronger interfacial transition zone and a weaker stiffness of concrete compared to vibrated concrete. As the fracture properties depend on the aggregates quantity and size particularly in SCC, three nominal sizes (20 mm, 16 mm and 12.5 mm) and three coarse to fine aggregate proportions (50-50, 45-55, 40-60) were chosen as parameters. Wedge Split Test (WST), a stable test method was adopted to arrive the requisite properties. Specimens without and with guide notch were investigated. The results are indicative of increase in fracture energy with increase in coarse aggregate size and quantity. The splitting force was maximum for specimens with 12.5 mm size which is associated with a brittle failure in the pre-ultimate stage followed by a ductile failure due to the presence of steel fibres in the post-peak stage.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1A호
• /
• pp.107-115
• /
• 2006

전단보강이 없는 철근콘크리트 보의 파괴특성의 정의는 현재까지는 어려운 주제이다. 과거의 본질적인 실험적 연구와 이론적인 노력에도 불구하고 전단파괴의 특성은 완전히 이해되지 않았다. 따라서 보의 설계시 전단강도 산정에 반경험식의 적용이 되어오고 있다. 최근의 다양한 건설환경 하에서 고성능 콘크리트의 수요가 증가하고 있으며 내구성을 포함한 가격경쟁력이 뛰어난 재료들이 필요하며 특히 경량철근콘크리트의 경우에는 경량이면서 적절한 강도를 가지고 온도와 소음차단에 효과적이기 때문에 주요부재 및 구조물에 응용할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 그의 극한파괴거동에 대해서는 다소 잘 정리되어 있지 않다. 이러한 이유로 본 연구에서는 경량철근콘크리트 보의 전단거동을 살펴보며 그의 특이성을 기존 실험적 연구와 해석적 연구를 통해 비교, 검토하고자 하였다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.127-135
• /
• 1997

본 연구에서는 콘크리트의 피로균열 성장거동을 구명하기 위하여 쐐기쪼갬실험( WST)을 수행하였다. 연구의 주안점인 피로균열 성장거동의 주요영향인자는 콘크리트의 강도로서 28,60,118 MPa 등 3가지의 강도를 변수로 택하였다. 한편, 응력비를 6,13%의 2가지로 변화시켜 그 영향을 관찰하였다. 소정의 응력비을 주기 위하여 최고피로하중수준을 75~85%, 최저응력수준을 5~10%로 각각 유지하였다. 피로실험전에 균열개구변위( CMOD)컴플라이언스 보정 실험을 수행한 후, 그 결과인 균열길이와 컴플라이언스의 관계를 피로실험 중에 균열길이를 예측하는데에 이용하였다. 또한 CMOD컴플라이언스 보정법의 타당성을 검증하기 위하여 선형탄성 파괴역학( LEFM) 및 염색법에 의하여 예측된 균열길이와 비교하였다. 실험결과에 의하여 선형탄성 파괴역학에 근거한 피로균열 성장속도 모델(da/dN- K1 관계)을 제시하였고 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 피로균열의 성장속도가 빨라지는 것으로 평가되었다. 또한 응력비가 피로균열 성장속도에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 강도가 증가함에 따라 그 정도가 감소하는 경향을 보였다. LEFM 과 염색법 의하여 예측된 균열길이와 비교하여 본 결과 CMOD컴플라이언스 보정법이 쐐기쪼갬실험(WST)에 적용될 수 있음이 검증되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.21-28
• /
• 2006

이 연구는 기존에 연구에 의하여 개발된 고인성 섬유복합 모르타르에 고로슬래그미분말을 혼입하여 연성과 강도 측면에서 보다 개선된 재료를 개발함에 목적이 있으며 이를 위해 고로슬래그미분말이 혼입한 배합에 대하여 섬유-모르타르 경계면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성과 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성을 파악하였다. 고로슬래그미분말이 혼입된 배합의 경우에는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우와 비교하여 화학적 부착은 큰 변화가 없지만 마찰부착은 10% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 한편 모르타르트의 쐐기쪼갬실험을 통해 결정된 매트릭스의 파괴인성은 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우보다 파괴인성이 약간 증가하는 것을 알 수 있었다. 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 파괴역학적 특성을 이용하여 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 하는 고인성 섬유복합 모르타르의 기본배합과 물-결합재비의 범위를 선정하였다. 개발된 재료는 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동을 나타내었으며 변형률은 3.6%, 인장강도는 약 5.3MPa를 나타냈으며 이는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 섬유복합 모르타르보다 뛰어난 인장 변형 성능과 놀은 인장 강도이다. 고로슬래그미분말을 혼입할 경우 마찰부착과 파괴인성이 증가하는 효과는 안정상태의 균열이론을 만족시키는 데에 오히려 장해 요인이 된다. 그러나 결과적으로는 이러한 단점을 극복하고 오히려 우수한 인장변형 성능을 나타내었다. 즉, 변형률 경화 거동으로 표현되는 높은 연성에는 악영향을 주지 않으면서 매트릭스의 강도를 향상시키는 효과를 나타낸 것이다. 이러한 우수한 수준의 성능을 보인 이유는 고로슬래그미분말을 혼입함으로써 유동성과 섬유의 분산성이 크게 증진되었기 때문인 것으로 사료된다.