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초고강도 콘크리트를 활용한 고온가열 이후의 탄소 보강근과 철근의 잔류 부착성능 평가

Evaluation of Residual Bond Stress between Carbon-fiber Reinforced Polymer and Steel Rebar Using Ultra-High-Performance-Concrete after Elevated Temperature

이호진|윤영수|유선재|원천봉
한국구조물진단유지관리공학회 (The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection)|2021.12|한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)|제25권 제6호|pp. 169-176

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High temperatureResidual strengthPull-out test고온탄소 섬유 보강근노 슬럼프 고강도 고연성 콘크리트직접 인발 실험잔류 부착 강도Carbon fiber reinforced polymer
주제분류안전공학

초록

본 연구에서는 고온가열 이후의 탄소 보강근의 잔류 부착 강도 평가를 위하여 상온, 150℃에 따른 부착실험을 수행하였으며, 탄소 보강근과의 비교를 위한 D10 및 D13 철근도 고온 가열한 이후 잔류 부착 강도를 평가하였다. 실험 결과, 150℃ 가열 이후 탄소 보강근의 부착 강도는 상온 대비 약 9.94% 감소하였다. 반면 가열 이후 D10 철근 및 D13 철근 모두 탄소 보강근 대비 부착 강도 감소율이 적게 나타났다. 또한 온도 가열 이후 최대부착 강도에서 발생한 슬립도 탄소 보강근과 철근 모두 줄어드는 경향을 보였다. 이를 통해 고온가열에 따른 부착 강도와 슬립 감소의 상관관계를 확인하였으며, 부착-슬립 곡선을 나타내었다. 최종적으로는 실험 결괏값을 상대부착 강도로 나타냄으로써 가열 이후 탄소 보강근 및 철근의 잔류 부착성능을 확인하고자 하였다.

Abstract

In this study, pull-out tests were conducted at room temperature, 150 °C and 250 °C to evaluate the residual bond strength of carbon fiber reinforcement polymer, CFRP after elevated temperature and deformed steel rebar of D10 and D13 were also evaluated after the high temperature heating for comparison. As a result of the experiment, the bond strength of the CFRP after 150 °C and 250 °C decreased by 9.94 % and 41 %, respectively. On the other hand, after thermal heating, both the steel rebar of D10 and D13 had a lower rate of reduction in bond strength than that of the CFRP. Also slip at the maximum bond strength also decreased after the heating for both the CFRP and the rebars. Through it, the correlation between the bond strength and the slip reduction due to thermal heating was confirmed and bond slip models were presented. Finally the experimental result was evaluated as relative bond strength to identify the residual bond performance of the CFRP and the rebar after the heating was confirmed by comparing with the existing test result of the bond strength after elevated temperature.

참고문헌 (30)

  1. "A CI 408R-03. Bond and Development of Straight Reinforcing Bars in Tension", American Concrete Institute, ~ (2003)
  2. "ACI 440.1R-15.Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars", American Concrete Institute, ~ (2015)
  3. "ACI 440.6M-08. Specification for Carbon and Glass Fiber-Reinforced Polymer Bar Materials for Concrete Reinforcement", American Concrete Institute, ~ (2008)
  4. "A STM, C. 39. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens", ASTM International, ~ (2007)
  5. "A STM C. 1609. Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam with Third-Point Loading)", ASTM International, ~ (2012)
  6. "A STM D 3916-02. Standard Test Method for Tensile Properties of Pulltruded Glass-Fiber-Reinforced-Plastic Rods", ASTM International, ~ (2002)
  7. Baena, M., "Experimental Study of Bond Behaviour between Concrete and FRP Bars Using a Pull-out Test", Composites Part B : Engineering, 40(8), pp.784~797 (2009)
  8. Banthia, N., "Hybrid Fiber Reinforced Concrete(HyFRC) : Fiber Synergy in High Strength Matrices", Materials and Structures, 37(10), pp.707~716 (2004)
  9. Benmokrane, B., "Durability of Glass Fiber Reinforced Polymer Reinforcing Bars in Concrete Environment", Journal of Composites for Construction, 6(3), pp.143~155 (2002)
  10. "CEB-FIP Model. (2010), CEB-FIB Model Code, Comite Euro-International Du Beton", Thomas Telford, ~ (2010)
  11. "CSA S806-12. Canadian Standards Association. Design and Construction of Building Structures with Fibre-Reinforced Polymers", Canadian Standards Association, ~ (2017)
  12. Davalos, J. F., "Effect of FRP Bar Degradation on Interface Bond with High Strength Concrete", Cement and Concrete Composites, 30(8), pp.722~730 (2008)
  13. Ellis, D. S., "Residual Tensile Strength and Bond Properties of GFRP Bars after Exposure to Elevated Temperatures", Materials, 11(3), pp.346~359 (2018)
  14. Hamad, R. J., "Mechanical Properties and Bond Characteristics of Different Fiber Reinforced Polymer Rebars at Elevated Temperatures", Construction and Building Materials, 142, pp.521~535 (2017)
  15. "ISO 834. Fire-Resistance Tests: Elements of Building Construction-part 1.1: General Requirements for Fire Resistance Testing", INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, ~ (1999)
  16. Katz, A., "Effect of High Temperature on the Bond Strength of FRP Rebars", Journal of Composites for Construction, 3(2), pp.73~81 (1999)
  17. 국경훈, "초고성능 콘크리트(UHPC)의 부착특성에 관한 연구", 콘크리트학회 논문집, 22(6), pp.753~760 (2010), 한국콘크리트학회
  18. Lee, J. Y., "Interfacial Bond Strength of Glass Fiber Reinforced Polymer Bars in High-Strength Concrete", Composites Part B : Engineering, 39(2), pp.258~270 (2008)
  19. 이영학, "CFRP 보강근의 부착강도에 대한 실험적 연구", 대한건축학회논문집 구조계, 24(11), pp.53~60 (2008), 대한건축학회
  20. 문도영, "초단유리섬유(milled glass fibers) 와 에폭시 혼합물을 이용한 FRP 보강근 표면성형기법 연구", 대한토목학회 논문집A, 26(4A), pp.775~785 (2006), 대한토목학회
  21. Mouritz, A. P., "Fire Properties of Polymer Composite Materials", pp.143~ (2007), Springer Science & Business Media
  22. Nigro, E., "Performance under Fire Situations of Concrete Members Reinforced with FRP Rods : Bond Models and Design Nomograms", Journal of Composites for Construction, 16(4), pp.395~406 (2012)
  23. Okelo, R, "Bond Strength of Fiber Reinforced Polymer Rebars in Normal Strength Concrete", Journal of Composites for Construction, 9(3), pp.203~213 (2005)
  24. O kelo, R., "Realistic Bond Strength of FRP Rebars in NSC from Beam Specimens", Journal of Aerospace Engineering, 20(3), pp.133~140 (2007)
  25. Özkal, F. M., "Mechanical Properties and Bond Strength Degradation of GFRP and Steel Rebars at Elevated Temperatures", Construction and Building Materials, 184, pp.45~57 (2018)
  26. Pokorný, P., "Effect of Elevated Temperature on the Bond Strength of Prestressing Reinforcement in UHPC", Materials, 13(21), pp.4990~5010 (2020)
  27. Yoo, D. Y., "Influence of Reinfocing Bar Type on Autogenous Shrinkage Stress and Bond Behavior of Ulta High Peformance Concrete", Journal of the Cement Concrete Composite, 48, pp.150~161 (2014)
  28. Yoo, D. Y., "Bond behavior of GFRP and Steel Bars in Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Concrete", Advanced Composite Materials, 26(6), pp.493~510 (2017)
  29. Yuan, T. F., "Experimental Investigation on Mechanical Properties of Hybrid Steel and Polyethylene Fiber-Reinforced No Slump High-Strength Concrete", International Journal of Polymer Science, 2019, pp.1~11 (2019)
  30. Xiao, J., "Bond Behaviour between Recycled Aggregate Concrete and Steel Rebars", Construction and Building Materials, 21(2), pp.395~401 (2007)

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