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PVA 섬유와 VAE 분말 폴리머를 사용한 시멘트복합체의 압축·휨강도 및 온도변화에 따른 충격파괴거동

Impact Fracture Behavior under Temperature Variation and Compressive·Flexural Strength of Cement Composites using VAE Powder Polymer and PVA Fiber

이형준|최원석|박종건|김충길|허광희
한국구조물진단유지관리공학회 (The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection)|2019.01|한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)|제23권 제1호|pp. 102-112

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Flexural strength휨강도시멘트복합체Cement compositesPVA 섬유VAE 분말 폴리머PVA fiberVAE powder polymer
주제분류안전공학

초록

본 연구는 PVA(polyvinyl alcohol) 섬유와 VAE(vinyl acetate ethylene) 분말 폴리머를 사용한 시멘트복합체의 압축·휨강도 와 온도변화에 따른 충격파괴거동을 연구하였다. 충격시험은 -35℃, 0℃ 및 35℃의 선정된 온도조건에서 실시하였다. 본 실험에서는 시멘트 복합체와 일반 모르타르에 대한 충격파괴 에너지와 변위, 시간을 얻기 위해 낙하 충격시험기(Ceast 9350)를 사용하여 충격시험을 수행하였다. 강도 시험결과, PVA 섬유와 VAE 분말 폴리머의 휨강도는 모두 증가하였다. PVA 섬유보강 시멘트복합체의 경우 재령 28일에서의 압축강도는 약간 감소하였으나, 휨강도는 일반 모르타르 강도보다 24.4% 증가하였다. 낙하 충격시험 결과, PVA 섬유보강 시멘트복합체 시편은 섬유의 가교역할로 인한 균열발생의 억제와 에너지 분산에 의한 미세균열이 발생하였으며, 충격에 의한 배면파괴와 관통에 대하여 억제되었다. 반면 VAE 분말 폴리머 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 큰 균열이나 관통파괴 되었다. 충격하중을 받는 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 국부적인 취성파괴거동을 보이며, PVA 섬유보강에 의한 휨성능 증진으로 인해 충격에 대한 저항성능이 크게 향상되었다.

Abstract

This paper studies impact fracture behavior under temperature variation and compressive·flexural strength of cement composites using VAE(vinyl acetate ethylene) powder polymer and PVA(polyvinyl alcohol) fiber. Impact test were conducted in the temperature range selected for the –35℃, 0℃ and 35℃. In this experimental study, impact test were carried out using a drop impact testing machine (Ceast 9350) to obtain such as displacement, time, and impact fracture energy of normal specimen and and cement composites specimen. As test results, the use of VAE powder polymer and PVA fiber were observed to enhance the flexural strength of mortar. The compressive strength of PVA fibers reinforced cement composites was slightly decreased at 28 days, but the flexural strength was observed to increase 24.4% of normal mortar strength. As a result of the drop impact tests, PVA fiber reinforced cement composites specimens showed microcracks due to energy dispersion and crack prevention with bridge effect of the fibers, and scabbing or perforation by impact was suppressed. On the other hand, the normal mortar and VAE powder polymer cement composites specimens were carried out to the perforation and macro crack. Most of normal mortar and the cement composites subjected to impact load on specimens shows mostly local brittle failure. The impact resistant performance of the specimen with PVA fiber was greatly improved due to the increase of flexure performance.

참고문헌 (17)

  1. Bindiganavile, V., "Polymer and Steel fiber-Reinforced Cementitious Composites under Impact Loading-part 2 : Flexural Toughness", ACI Materials Journal, 98(1), pp.17~24 (2001)
  2. 조용인, "폴리머 모르타르로 보수된 철근콘크리트 보의 휨 거동", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 21(1), pp.91~99 (2017), 한국구조물진단유지관리공학회
  3. 최중구, "VAE 분말수지가 고강도 폴리머 시멘트 모르타르의 강도 특성에 미치는 영향", 한국건축시공학회지, 15(3), pp.299~306 (2015), 한국건축시공학회[DOI]
  4. 한상휴, "섬유 종류에 따른 시멘트복합체의 고속 비상체 충격에 대한 배면파괴저감 및 균열특성 평가", 콘크리트학회 논문집, 27(2), pp.157~167 (2015), 한국콘크리트학회[DOI]
  5. 김상희, "와이어매쉬와 강섬유로 보강된 콘크리트 패널의 내충격성 규명을 위한 고속충격실험", 콘크리트학회 논문집, 27(2), pp.103~113 (2015), 한국콘크리트학회[DOI]
  6. 김승현, "유기계 섬유로 하이브리드 보강된 콘크리트의휨 거동 및 염분침투저항성", 한국지반신소재학회 논문집, 14(4), pp.105~115 (2015), 한국지반신소재학회[DOI]
  7. 김영우, "하이브리드 PVA 섬유를 이용한 HPFRCCs의 휨 및 충격 성능 평가", 콘크리트학회 논문집, 21(6), pp.705~712 (2009), 한국콘크리트학회
  8. 이방연, "폴리프로필렌 섬유로 보강된 하이볼륨 플라이애시 시멘트 복합재료의 성능 향상 기법", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 17(3), pp.118~125 (2013), 한국구조물진단유지관리공학회[DOI]
  9. Lee, S. Y., "High-Energy Impact Behaviors of Hybrid Composite Plates Strengthened with 3D-UHMWPE Composites", Shock and Vibration, 2018(2018), pp.1~11 (2018)
  10. 리령, "접촉 폭발 하중을 받는 RC 슬래브의 국부 손상 및 내폭 성능 평가", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 17(1), pp.37~45 (2013), 한국구조물진단유지관리공학회[DOI]
  11. 민지영, "고속 비상체 충격에 의한 시멘트 복합체의 파괴거동 평가", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 19(6), pp.55~62 (2015), 한국구조물진단유지관리공학회
  12. 민경환, "폴리머 모르타르를 이용한 콘크리트 분절 복합체의 정하중 및 충격하중에서의 거동 평가", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 15(5), pp.169~177 (2011), 한국구조물진단유지관리공학회
  13. Mindess, S., "Impact resistance of Concrete Containing both Conventional Steel Reinforcement and Fibrillated Polypropylene Fibers", ACI Materials Journal, 86(6), pp.545~549 (1989)
  14. 박상순, "콘크리트 구조물 보수용 폴리머시멘트 모르타르의 부착강도 특성에 관한 연구", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 14(5), pp.128~135 (2010), 한국구조물진단유지관리공학회
  15. Poston, R. W., "Concrete Repair Material Performance – Laboratory Study", ACI Materials Journal, 98(2), pp.137~147 (2001)
  16. Shao, Y., "Mechanical Properties of PVA Fiber reinforced Cement Composites Fabricated by Extrusion Processing", ACI Materials Journal, 94(3), pp.555~564 (1997)
  17. 손민재, "후크형 강섬유와 폴리비닐알코올 섬유의 혼합 비율과 변형속도에 따른 하이브리드 섬유보강 시멘트복합체의 인장거동", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 21(6), pp.98~105 (2017), 한국구조물진단유지관리공학회

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