본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

고강도 후크형 강섬유로 보강된 콘크리트의 압축 및 휨 성능

Compressive and Flexural Properties of Concrete Reinforced with High-strength Hooked-end Steel Fibers

1

조회

0

다운로드

3

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류안전공학

초록

이 논문은 고강도 후크형 강섬유 보강량과 형상비에 따른 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 이를 위하여 총 10개 콘크리트 배합이 계획되었다. 설계기준강도 30 MPa인 콘크리트에 형상비(l/d)가 64, 67, 80인 강섬유를 0.25%, 0.50%, 0.75% 혼입하여 강섬유 보강콘크리트가 제조되었다. 형상비 64, 67, 80인 강섬유의 인장강도는 각각 2,000, 2,400, 2,100 MPa이다. 시험 결과로부터 고강도 후크형 강섬유의 혼입량은 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 강섬유 혼입량이 증가함에 따라 푸아송비 및 압축인성은 향상되었으나 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 큰 변화를 보이지 않았다. 강섬유 보강 콘크리트의 균열발생후 휨거동의 특성을 나타내는 잔여 휨강도 및 노치에서 시작된 균열면에서 에너지 소산능력은 강섬유의 혼입률 및 형상비에 따라 크게 좌우되었다. 특히 MC2010에서 정의된 사용 및 극한 상태한계에서의 잔여 휨강도는 강섬유 혼입량과 형상비가 증가함에 따라 증가되었다.

Abstract

This paper investigates the effect of high strength hooked-end steel fiber content and aspect ratio on the compressive and flexural performance of concrete. A total of ten mixtures were prepared and tested. Concretes with specific compressive strength of 30 MPa were reinforced with three different aspect ratios (l/d) of steel fibers 64, 67, and 80 and three different percentages of steel fibers 0.25, 0.50, and 0.75% by volume of concrete. Tensile strengths of steel fibers with l/d of 64, 67, and 80 are 2,000, 2,400, and 2,100 MPa, respectively. The compressive and flexural properties of plain and steel fiber-reinforced concrete (SFRC) mixtures were evaluated and compared. The experimental results indicated that the incorporation of high-strength hooked-end steel fibers had significant effects on the compressive and flexural performance of concrete. With the increase of steel fiber content, compressive performances, such as Poisson's ratio and toughness, of concrete were improved. The steel fibers with the least l/d of 67 resulted in a larger enhancement of compressive performances. The residual flexural strength, that is, post-cracking flexural resistance and toughness, of concrete is mainly depended on the dosage and aspect ratio of steel fibers. The residual flexural strength at serviceability (SLS) and ultimate limit state (ULS) defined in fib Model Code 2010 (MC2010) is increased as the fiber content and aspect ratio increase.

참고문헌 (13)

  1. Rossi, P., "Mechanical behaviour of metal-fibre reinforced concretes", Cement and Concrete Composites, 14(1), pp.3~16 (1992)
  2. Yazıcı, Ş., "Effect of aspect ratio and volume fraction of steel fiber on the mechanical properties of SFRC", Construction and Building Materials, 21(6), pp.1250~1253 (2007)
  3. Jang, S. J., "Combined effects of steel fiber and coarse aggregate size on the compressive and flexural toughness of high-strength concrete", Composite Structures, 185, pp.203~211 (2018)
  4. Abbass, W., "Evaluation of mechanical properties of steel fiber reinforced concrete with different strengths of concrete", Construction and Building Materials, 168, pp.556~569 (2018)
  5. Chen, G., "Effects of novel multiple hooked-end steel fibres on flexural tensile behaviour of notched concrete beams with various strength grades", Structures, 33, pp.3644~3654 (2021)
  6. 김동휘, "후크형 강섬유 혼입율 및 형상비에 따른 콘크리트의 휨 및 압축 특성", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 25(3), pp.40~47 (2021), 한국구조물진단유지관리공학회
  7. Nataraja, M. C., "Stress–strain curves for steel-fiber reinforced concrete under compression", Cement and Concrete Composites, 21(5-6), pp.383~390 (1999)
  8. Tiberti, G., "Crack control in concrete members reinforced by conventional rebars and steel fibers", IOP Conference Series:Materials Science and Engineering, 246(1), pp.012008~ (2017)
  9. "fib Model Code for concrete structures 2010" (2013)[URL]
  10. "KS F 2403, Standard Test Method of Making and Curing Concrete Specimens", Korean Standards Association, ~ (2014)
  11. European Committee for Standardization, "EN 14651 test method for metallic fibered concrete—Measuring the flexural tensile strength(limit of proportionality(LOP), residual)", ~ (2005)
  12. Vandewalle, L., "RILEM TC 162-TDF : Test and design methods for steel fibre reinforced concrete'-sigmaepsilon-design method-Final Recommendation", Materials and Structures, 36(262), pp.560~567 (2003)
  13. RILEM Committee on Fracture Mechanics of Concrete-Test Methods (RILEM 50-FMC), "16 Determination of the fracture energy of mortar and concrete by means of three-point bend test 17on notched beams", Mater Struct, 18, pp.285290~ (1985)

관련 논문AI추천

후크형 강섬유 혼입율 및 형상비에 따른 콘크리트의 휨 및 압축 특성김동휘, 김선우, 박완신, 윤현도, 장석준한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2021 · 제25권 제3호강섬유의 특성이 강섬유보강 콘크리트의 압축 및 휨 인성에 미치는 영향윤다애, 윤현도, 임동균, 장석준, 정권영한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2019 · 제23권 제3호휨을 받는 강섬유 보강 고강도철근 콘크리트 보의 구조 거동김경철, 양인환, 조창빈한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2016 · 제20권 제3호강섬유 혼입률에 따른 고강도 콘크리트의 휨 크리프 특성김동휘, 윤현도, 임성훈한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2020 · 제24권 제2호초고성능 시멘트 복합체의 압축강도에 대한 강섬유 보강 효과강수태, 김성욱, 류금성, 박정준한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2010 · 제14권 제5호강섬유의 혼입이 고강도 강섬유 보강 시멘트 복합체의 압축강도에 미치는 영향강수태, 고경택, 김성욱, 박정준한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2008 · 제12권 제3호

이 간행물의 다른 논문 (31건)