섬유보강 포러스 콘코리트의 물리·역학적 특성에 관한 실험적 연구

조광연,권혁준 공주영상정보대학 2002 논문집 Vol.9 No.-

섬유보강 포러스콘크리트의 공극률과 투수계수의 특성을 분석한 결과는 다음과 같다. 가) 포러스 콘크리트에 2종의 섬유(SF, PF)를 혼입 한 후 혼입률별, 페이스트골재비별 공극률의 실험결과 페이스트골재비가 증가할수록 공극률이 감소하는 경향을 나타내었으며, 또한 동일한 페이스트골재비에서 섬유혼입률이 증가할수록 공극률은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 과다한 섬유혼입은 공극률은 증가시켜 역학적 성능과 내구성 성능을 저하시킬 우려가 있으므로 강섬유는 0.5 vol% 이내, 폴리프로필렌섬유는 0.27 vol%로 이내로 혼입하는 것이 바람직하다고 사료된다. 나) 섬유보강 포러스콘크리트의 투수계수 시험결과 페이스트골재비가 증가할수록 투수계수는 현저히 감소하는 경향을 나타내었으며 동일한 페이스트골재비에서 섬유혼입량이 증가할수록 투수계수는 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서 공극률과 마찬가지로 섬유보강 포러스 콘크리트의 투수계수는 섬유혼입량과 페이스트골재비에 영향을 받는 것으로 판단된다. 다) 섬유보강 포러스콘크러트의 압축강도특성은 페이스트 골재비가 증가함에 따라 압축강도는 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 동일한 페이스트 골재비에서는 섬유혼입률이 증가할수록 압축강도는 감소하는 경향을 나타났는데 이는 공극률에 영향을 받았기 때문이라고 판단된다. 또한 전반적으로 섬유의 혼입량이 적을 경우 양호한 압축강도를 나타내고 있으며 섬유를 혼입하지 않은 포러스콘크리트와 비교해보면 강도의 큰 차이는 보이고 있지 않아 섬유의 혼입에 의해 압축강도의 증진효과는 미비한 것으로 나타났다. 라) 섬유를 혼입한 투수론크리트의 인장강도 및 휨강도는 보통 투수콘크리트보다 양호한 증진효과를 나타내었으며, 인장강도는 보통의 투수콘크리트에 비해 강섬유는 5.8∼13.7%, PP섬유는 4.5∼10.8%의 증진효과를 나타내었다. 또한, 휨강도의 경우 강섬유는 15.5∼21.9%, PP섬유는 13.7∼19.7%의 휨강도 증진효과를 나타내었다. 따라서 섬유보강 투수콘크리트는 일반적인 섬유보강 콘크리트에서와 마찬가지로 압축강도의 증진효과보다는 인장력의 효과를 발휘하고 있는 것으로 나타났다. 마) 섬유를 보강한 투수콘크리트의 처짐변형성능을 분석한 결과 섬유혼입에 의해 변형성능이 개선되고 있는 것으로 나타났으며, 보통의 투수콘크리트보다 강섬유는 9.7∼12.9kgf/㎠, PP섬유의 경우는2.9∼5.6kgf/㎠의 휨인성계수 증가를 나타내었다.

탄소섬유쉬트 올방향에 따른 콘크리트 기둥 보강성능

김양중,홍갑표 한국건축시공학회 2011 한국건축시공학회지 Vol.11 No.4

Carbon, Aramid, Boron and Glass fibers are used as fibrous materials to promote structural bearing strength. Of these fiber types, carbon fiber is the most commonly used material, and is characterized by having a one-way direction,which is strengthened by tensile strength due to the attached direction only , while other types of fibers are two-way. Therefore, when applied in the field, the attachment direction of fiber is a very important factor. However, when fiber direction is not mentioned in the design drawing, there sometimes is no improvement in structural strength, as the fiber is being installed by a site engineer or workers who lack structural knowledge. The purpose of this study was to propose an optimal direction of carbon fiber through a comparison & analysis of reinforcing efficiency with reinforced experimental columns that used carbon fibers in each of the inclined, horizontal and vertical directions. According to the results, horizontal direction in the reinforced column was improved by 153.43%, but vertical direction was 104.61% only,and it was understood this was due to increased tensile strength along the fiber direction. For this reason, it is necessary to include information regarding fiber direction in design and site management. 구조물의 내력증진 방법으로 적용되는 섬유재료에는 탄소섬유와 아라미드섬유 브론섬유 및 유리섬유 등이 있다. 이중에서도 탄소섬유는 가장 많이 쓰이는 재료로서 다른 종류의 섬유올이 2방향성인 반면 탄소섬유 올은 1방향성으로서부착되는 섬유올 방향으로만 인장내력에 의해 보강되므로현장적용 시 섬유올의 부착방향이 매우 중요한 요소이나 보강설계 시 이에 대한 뚜렷한 도시가 되지 않아 구조적 지식이 없는 현장기술자 또는 인부들의 무개념적인 시공으로 보강성능을 전연 확보하지 못하는 사례가 종종 발생되곤 한다. 본 연구는 콘크리트 기둥에 대한 탄소섬유쉬트 방향에 따른 보강성능을 파악코자 각 실험체별로 섬유 올의 경사, 수평 및 수직방향으로 보강한 후 가력을 통한 보강성능을 비교 분석하여 섬유올 방향이 보강성능에 미치는 영향을 대비분석함으로서 섬유방향에 대한 최적의 보강설계 방안을 제시하고자 하였으며, 실험결과 수평방향의 보강성능은153.43%인 반면 수직보강은 겨우 104.61%로서 거의 보강효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 섬유올 방향의 인장내력 증진에 따른 구속효과에 의한 보강효과로서 보강설계와현장관리에 철저한 관리가 절대적이다.

도로포장용 섬유보강 콘크리트의 역학적 특성에 관한 실험적 연구

조광연 공주영상정보대학 2001 논문집 Vol.8 No.-

본 연구에서는 강섬유보강 콘크리트의 도로포장에의 적용을 목적으로 강섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 도로포장용 섬유보강 콘크리트의 역학적 특성 및 내구성을 고찰하였으며 그 시험결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 강섬유보강 콘크리트는 강섬유 혼입률과 아스펙트비가 증가함에 따라 압축강도가 약간 증가되는 경향을 나타내었으며, 직선톱니형 강섬유 보다는 양단Hook형 강섬유를 사용한 경우에 더 높은 압축강도를 갖는 것으로 나타났으나 강섬유의 혼입률과 종류가 압축강도에 미치는 영향은 아주 작은 것으로 판단된다. 또한 폴리프로필렌섬유를 0.3vol.% 혼입하였을 경우에도 보통콘크리트에 비하여 압축강도가 약간 증가하는 것으로 나타났다. (2) 강섬유보강 콘크리트의 휨강도와 휨인성은 강섬유 혼입률과 아스펙트비(ℓ/d)가 증가함에 따라 현저히 증진되는 것으로 나타나 강섬유보강 콘크리트를 휨부재로 적용시 대단히 유효할 것으로 판단된다. (3) 강섬유보강 콘크리트의 마모저항성능은 강섬유 혼입률이 증가함에 따라 보통 콘크리트에 비하여 회전수 증가에 따른 중량손실이 다소 저감되는 것으로 나타나 내마모성이 우수한 것으로 확인되었으며, 폴리프로필렌섬유를 0.3vol% 혼입한 경우에도 보통 콘크리트에 비해 마모저항성이 다소 개선되는 것으로 나타났다. (4)콘크리트 포장에 섬유보강 콘크리트를 사용할 경우 보통 콘크리트에 비하여 섬유혼입으로 인한 에너지 흡수능력 증대로 인하여 충격하중에 대한 저항성이 현저히 개선되는 것으로 나타났다.

세섬유 보강 성토 재료 Ⅰ: 강도 특성

김낙경(Kim Nak-Kyung),박종식(Park Jong-Sik),주용선(Joo Yong-Sun) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 C Vol.27 No.1

본 연구에서는 FPF(Fiblillated Polypropylene Fiber) 세섬유 보강토의 강도 특성을 파악하고자 한다. FPF 섬유 보강토의 강도 특성을 알아보기 위하여 직접전단 시험, 일축압축 시험 및 실내 CBR 시험을 수행하였다. 본 시험 결과를 통하여 FPF 세섬유 보강토의 강도 향상을 확인할 수 있었다. FPF 세섬유의 길이와 함유량 그리고 토질 조건을 고려하여 FPF 보강토의 강도 특성을 연구하였다. 본 논문에서는 FPF 세섬유 보강토의 강도 향상을 위한 최적 배합비를 제시하고 있다. 본 연구 성과는 사면의 보수 보강 및 기초의 지지력 향상을 위한 지반의 보강에 고려될 수 있다. The strength characteristics of soils reinforced with Fibrillated Polypropylene Fiber(FPF) were investigated in this study. In order to evaluate the strength of FPF reinforced soils, laboratory tests such as direct shear test, uniaxial compression test, and California Bearing Ratio(CBR) test were performed. The results of tests evidently showed that the strength of FPF reinforcements was increased. The effects of various soil-FPF parameters such as fiber lengths and contents and soil types were examined for the strength of FPF reinforced soils. The best mixture condition of soil-FPF composites was proposed for the improvement of the strength of FPF reinforced soils. The findings of this study are related to the reinforcements for the improvement of the stability of soil slopes and the bearing capacity of foundations.

폴리프로필렌 및 강섬유 보강콘크리트의 휨 성능에 관한 비교 연구

조백순,이종한,백성용,Cho, Baiksoon,Lee, Jong-Han,Back, Sung Yong 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.6

섬유를 콘크리트의 보강재로 소량 혼입한 섬유 보강 콘크리트는 콘크리트의 인장저항 능력과 연성능력을 향상시킬 수 있다. 최근에는 강섬유의 적용성이 확대됨에 따라 강섬유 길이의 연장을 통해 보강의 효과를 증대시키고 있다. 섬유의 길이 연장은 동일한 시공성과 품질성을 위해 섬유 혼입률을 동시에 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 35mm, 60mm 길이의 강섬유와 화학적인 안정성과 내구성, 경제성 등이 우수한 보강 재료로 평가되어지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 대해 섬유혼입률 1.0% 이하에서의 휨 성능을 평가하였다. 강섬유 혼입률이 0.25% 이상, 폴리프로필렌 섬유는 혼입률 0.5% 이상에서 균열강도 도달 후 취성 파괴되는 무보강보의 파괴거동을 개선하는 효과가 나타났다. 다만, 폴리프로필렌 섬유가 혼입된 보강 콘크리트는 균열 이후 deflection-softening 거동을 보였다. 그러나, 0.5%이상의 폴리프로필렌이 혼입된 보강보는 균열 이후 최대강도가 균열강도의 약 60~80%정도 강도회복을 보였으며, 강섬유에 비해 균열 이후 응력감소현상을 지연시키는 경향이 뛰어난 것으로 판단된다. 결론적으로 폴리프로필렌 보강콘크리트는 0.75% 혼입률 이상에서는 충분히 만족할 만한 구조적 휨 성능 향상을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 폴리프로필렌 1.0% 보강 콘크리트의 에너지 흡수 성능은 0.5%, 0.75%가 혼입된 강섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수성능과 거의 비슷한 것으로 평가되었다. Short discrete fibers compounded with concrete can enhance the tensile resistance and ductility of concrete. Recently, the effectiveness of the reinforcement has increased according to the increasing length of steel fiber. However, the lengthening of steel fiber requires reducing the ratio of the fiber content to remain the workability and quality of concrete. Thus, the present study evaluated the flexural performance of fiber reinforced concrete with less than l.0% fiber volume ratios of steel fiber, 30mm and 60mm long, and polypropylene fiber, being evaluated as a good reinforcing material with chemical stability, long-term durability, and cost effectiveness. Concrete with more than 0.25% steel and 0.5% polypropylene fibers improved the brittle failure of concrete after reaching cracking strength. Concrete reinforced with polypropylene exhibited deflection-softening behavior, but that with more than 0.5% polypropylene delayed stress reduction and recovered flexural strength by 60 to 80% after cracking strength. In conclusion, concrete reinforced with more than 0.75% polypropylene could improve structural flexural performance. In particular, energy absorption capacity of reinforced concrete with 1.0% polypropylene fiber was similar to that with 0.5% and 0.7% steel fibers.

고온에서의 섬유보강콘크리트 역학적 성질 연구

이형주,최열 대한건축학회지회연합회 2011 대한건축학회연합논문집 Vol.13 No.4

이 연구는 각기 다른 세 가지 섬유를 혼합한 섬유보강콘크리트의 노출온도에 따른 물리적 성질에 대하여 연구하였다. 황마, 아라미드, 강섬유를 콘크리트 전체 용적의 0.25%의 일정한 양을 혼입하여 시험체를 제작하였다. 시험결과, 황마섬유보강콘크리트의 잔류 압축강도가 아라미드와 강섬유를 혼입한 보강콘크리트보다 낮게 나타났으나, 그 차이는 미미했다. 모든 섬유보강콘크리트의 중량손실과 탄성계수 또한 온도가 증가할수록 비슷한 감소율을 보이며 감소하였다. This study describes the experimental study on the mechanical properties of fiber-reinforced concretes containing the three different fibers under the two different exposure temperatures (400oC and 600oC). For this study, jute, aramid and steel fibers were mixed with 0.25% of the constant fiber volume fraction of concrete. Test results shows that the addition of fibers to concrete does not seems to increase the compressive strength significantly when compare to those of plain concretes, and the residual compressive strengths of jute, aramid and steel-fiber reinforced concretes at 400℃were approximately 67.75%, 76.58% and 71.47%, and at 600℃ were approximately 28.63%, 29.84% and 33.97%, respectively. The addition of fibers to concrete does not seems to increase the compressive strength significantly when compare to those of plain concretes. The mass loss and elastic modulus of all fiber-reinforced concretes were decreased with the increased temperature, but the rate of decreasing is very similar.

콘크리트 보강용 유리섬유/마섬유 복합재료 보강재료의 인장특성 평가

오리온 ( Ri-on Oh ),전지홍 ( Ji-hong Jeon ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구의 유리섬유/마섬유 복합재료 보강재의 인장특성을 평가하여 콘크리트 구조물의 적용가능성을 평가하는 것이다. 본 연구에서는 천연마섬유는 실란으로 표면을 코팅하지 않았을 때와 실란으로 처리하였을 때를 비교하여 실험을 진행하였다. 천연마섬유의 실란처리 방법은 다음과 같다. 1) 메탄올 : 증류수 = 95:5(무게비) 공용매를 제조한다. 2) 실란커플링제를 0.8wt%희석하고, 2) 아세트산을 사용하여 PH 4.0에 고정시키고 1시간 가수분해하여, 3) 상온에서 완전 건조시켰다. 유리섬유와 천연마섬유, 비닐에스터수지의 비율은 각각 70:0:30, 49:21:30, 35:35:30, 21:49:30, 0:70:30으로 결정하였다. 그러나 실란처리를 하지 않은 보강재의 경우 천연마섬유 70%로 들어가고 30%로가 비닐에스터 수지로 구성되는 경우 수지함침에 문제가 발생하여 제조가 불가능하였다. 보강재료의 생산은 압출성형과 블레이딩공정을 결합한 형태의 생산시스템을 이용하여 제조하였다. 인장특성은 ACI 440K에 의한 인장시험을 실시하였다. 유리섬유/천연마섬유 복합재료 보강재 인장시험 결과 천연마섬유 혼입률이 감소할수록, 유리섬유의의 혼입률이 증가할수록 인장강도는 증가하는 경향을 보였다. 또한 실란처리가 된 바이오 복합재료 보강재의 인장강도가 실란처리를 하지 않은 복합재료와 비교하여 인장강도가 크게 나타났다. 이와 같은 이유는 실란처리를 매트릭스 수지의 섬유의 함침을 도와 바이오 복합재료 보강재 제조시 수지와 섬유와의 사이의 부착계면을 강화하는 효과가 있기 때문이다.

초고성능 시멘트 복합체의 압축강도에 대한 강섬유 보강 효과

강수태,박정준,류금성,김성욱 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.5

본 연구에서는 초고성능 시멘트 복합체(Ultra High Performance Cementitious Composites, UHPCC)의 압축강도에 미치는 강섬유 보강효과에 관한 연구를 수행하였으며, 일반 강섬유보강 콘크리트에서의 경향과 비교․검토를 실시하였다. 다양한 크기의 압축강도에 대해 UHPCC에서의 섬유보강효과에 관한 실험을 수행한 결과, 일반 섬유보강 콘크리트에서처럼 섬유보강에 따른 압축강도의 향상을 확인할 수 있었다. 실험결과는 압축강도 100MPa 이하를 대상으로 하는 일반 강섬유보강 콘크리트에 관한 기존 연구결과들과 비교분석을 실시하였다. 그 결과 모든 범위의 압축강도에 대해 압축강도에 관계없이 와 이 일정한 선형관계를 가지는 것을 규명하였으며, UHPCC를 포함하는 광범위한 압축강도의 강섬유보강 콘크리트에 대해 적용이 가능한 포괄적 섬유보강효과의 관계식을 도출하였다. This research dealt with the effect of steel-fiber reinforcement on the compressive strength of ultra high performance cementitious composites (UHPCC) and compared with that in normal steel-fiber reinforced concrete(SFRC). With wide range of compressive strength of UHPCC, experiments on the fiber reinforcement effect confirmed that the compressive strength in UHPCC is also improved by adding fibers as in normal SFRC. The experimental results were compared with previous researches about reinforcement effect by adding fibers, which are limited within 100MPa compressive strength. The comparison revealed the linear relationship between and regardless of the magnitude of compressive strength, from which a general equation to express the effect of fiber reinforcement, applicable to various SFRC's with wide range of compressive strength including UHPCC.

방폭 성능 강화용 유기계 섬유보강재 제조 및 이를 혼입한 섬유보강 콘크리트의 휨성능 평가

Chanki Jeon,Joongkyu Jeon,Sungil Kim,Kihyung Kim 한국재난정보학회 2015 한국재난정보학회 논문집 Vol.11 No.2

본 연구에서는 방폭 성능 강화를 위하여 유기계 다발형 섬유보강재를 제안하였으며, 제안 된 섬유는 폴리아미드섬유, PET섬유 및 아라미드섬유이고, ATY 가공방식을 통해 다발형 단섬유를 제조하였다. 유기계 섬유보강재를 혼입한 콘크리트의 방폭 성능 평가를 대신하여 변형에너지 흡수 능력을 평가하였으며, 이를 위해 4점 휨시험과 노치보의 3점 휨시험을 수 행하였다. 3종류의 유기계 단섬유를 혼입한 콘크리트의 휨성능 평가 결과, PET섬유 보강 콘크리트가 가장 우수한 결과를 나타내어, 방폭 성능 강화를 위하여 상당히 효과적일 것으로 판단된다. This study propose the organic fiber reinforcement for performance improvement of blast resistance. Proposed fibers are polyamide fiber, PET fiber and aramid fiber and fiber reinforcements were produced by ATY method. To evaluate strain energy absorption capacity of organic fiber reinforced concrete using organic fiber reinforcement, 4-point bending test and 3-point bending tests on notched beam were performed. Test results show that PET fiber reinforced concrete has outstanding performance. It is thought that the PET fiber is effective for the performance improvement of blast resistance.

광섬유 매립 탄소섬유시트의 Brillouin-OTDR 변형률 응답 분석

김병철,정규산,박준석,박기태 한국복합신소재구조학회 2018 복합신소재구조학회논문집 Vol.9 No.3

탄소섬유는 인장강도와 내구성이 우수하므로 구조물의 표면에 탄소섬유시트를 부착하는 보강공법은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강에 사용되는 대표적인 방법이다. 그러나 탄소섬유시트 부착공법은 시공 후 보강성능의 확인이 어려운 단점이 있다. 탄소섬유시트에 광섬유를 매입하여 계측이 가능한 보강재로 사용하는 경우 미부착이나 탈락된 부위를 찾아내어 구조물의 보강수준을 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 제작된 센싱보강재의 기본적인 가능성을 확인하기 위해 센싱보강재의 크기와 매립된 광섬유의 간격을 변인으로 두고 센싱보강재 실험체를 제작하였다. BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)을 사용하여 시편의 변형에 따른 광섬유의 산란광으로부터 변형률을 계측하고 응답을 분석하였다. 분석 결과로부터 보강수준 정량화를 위한 센싱보강재의 적용성 및 BOTDR의 최소요구성능을 확인하였다. Carbon fiber has high tensile strength and durability, and the reinforcement method of attaching the carbon fiber sheet to the surface of the structure is a typical method used for repairing and reinforcing a concrete structure. However, it is difficult to confirm the reinforcing performance after the construction. If an optical fiber is pre-embedded in the carbon fiber sheet and using it as a sensor, it will be possible to evaluate the reinforcing performance of the structure by finding detachment and separation. The object of this study is to confirm the basic feasibility of proposed sensing type reinforcement material. The optical fiber-embedded carbon fiber sheet specimens of variable size, optical fiber spacing are manufactured. Brillouin scattering of the optical fiber according to the deformation of the specimen is measured using BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) and the strains responses are analyzed. From the results, the applicability of the sensing type carbon fiber sheet and the minimum requirements of the BOTDR are confirmed.