하이브리드 섬유로 보강한 고강도 경량 시멘트 복합체의 개발
Development of Hybrid Fiber-reinforced High Strength Lightweight Cementitious Composite
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초록
이 논문의 목적은 경량 충진재와 하이브리드 섬유를 사용하여 경량성과 인장변형 성능이 우수한 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체(HFSLCC)를 개발하는 것이다. 이를 위하여 마이크로역학과 다수의 미세균열이 발생하기 위한 조건인 안정상태 균열 이론을 바탕으로 시멘트 매트릭스의 파괴 특성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계 특성을 파악하여 사용재료 및 최적 혼입률을 결정하였으며, 섬유 종류와 양에 따라 4가지 배합을 결정하였다. 4가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 역학적 특성(직접 인장, 압축강도, 단위질량)을 검증하였다. 검증 결과 4가지 배합으로 제조한 모든 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체는 변형률 경화거동을 보였으며, 역학 성능은 평균 변형률 약 3.0%, 최대인장강도 약 4.2MPa, 단위질량 및 압축강도는 각각 약 1,660kg/㎥와 57MPa를 나타내었다. 또한 PVA섬유 1.0%와 PE섬유 0.5%를 혼입한 경우 섬유 사용량이 적으면서 2.0% 섬유가 혼입된 복합체와 유사한 성능을 나타내었다.
Abstract
The purpose of this paper is to develop a Hybrid Fiber-reinforced High Strength Lightweight Cementitious Composite (HFSLCC) incorporated with lightweight filler and hybrid fibers for lightness and high ductility. Optimal ingredients and mixture proportion were determined on the basis of the micromechanical analysis and the steady-state cracking theory considering the fracture characteristics of matrix and the interfacial properties between fibers and matrix. Then 4 mixture proportions were determined according to the type and amount of fibers and the experiment was performed to evaluate the mechanical performance of those. The HFSLCC showed 3% of tensile strain, 4.2MPa of ultimate tensile stress, 57MPa of compressive strength and 1,660kg/㎥ of bulk density. The mechanical performance of HFSLCC incorporated with PVA fibers of 1.0 Vol.% and PE fibers of 0.5 Vol.% is similar to those of the HFSLCC incorporated with fibers of 2.0 Vol.%.
참고문헌 (13)
- 홍건호, "건설분야의 섬유강화 시멘트 복합 신재료", 한국복합재료학회지, 19(1), pp.43~48 (2006)
- Kok Seng Chia, "Water permeability and chloride penetrability of high-strength lightweight aggregate concrete", Journal of Cement and Concrete Reserch, 32, pp.639~645 (2002)
- T.Y. Lo, "The effect of high temperature curing on the strength and carbonation of pozzolanic structural lightweight concretes", Journal of Construction and building Materials, 23, pp.1306~1310 (2009)
- Bing Chen, "Contribution of hybrid fiber on the properties of the high-strength lightweight concrete having good workability", Journal of Cement and Concrete Reserch, 35, pp.913~917 (2006)
- 이행기, "섬유 혼입률에 따른 섬유보강 경량골재 콘크리트의 역학적 특성", 콘크리트학회 논문집, 18(6), pp.743~748 (2006), 한국콘크리트학회
- V.C. Li, "Tensile Strain-Hardening Behavior of PolyvinylAlcohol Engineered Cementitious Composite (PVA-ECC)", ACI Material Journal, 98(6), pp.483~492 (2001)
- 박대효, "광물혼화재가 혼합된 다성분 페이스트 시스템의 레올로지 특성 평가", 콘크리트학회 논문집, 16(2), pp.241~248 (2004), 한국콘크리트학회
- 김윤용, "고로슬래그미분말이 혼입된 ECC(Engineered Cementitious Composite)의 개발", 콘크리트학회 논문집, 18(1), pp.21~28 (2006), 한국콘크리트학회
- Z. Lin, "On interface property characterization and performance of fiber-reinforced cementitious composites", Concrete Science and Engineering, 1, pp.173~184 (1999)
- 김윤용, "시멘트계 모르타르 매트릭스를 활용한 섬유복합재료 ECC(Engineered Cementitious Composite)의 설계와 시공 성능", 한국복합재료학회지, 20(2), pp.21~26 (2007), 한국복합재료학회
- Michael D. Lepech, "Design of Green Engineered Cementitious Composites for Improved Sustainability", ACI Material Journal, 105(6), pp.567~575 (2008)
- T. Kanda, "Interface Property and Apparent Strength of a High Strength Hydrophilic Fiber in Cement Matrix", ASCE J. Materials in Civil Engineering, 10(1), pp.5~13 (1998)
- 김윤용, "이미지 프로세싱 기법을 이용한 섬유복합재료의 정량적인 섬유분산성 평가", 비파괴검사학회지, 27(2), pp.148~156 (2007), 한국비파괴검사학회