다발형 폴리아미드섬유 보강 콘크리트의 역학적 성능평가

전중규,김규용,전찬기,이수철 한국재난정보학회 2012 한국재난정보학회 논문집 Vol.8 No.3

Steel fiber is high stiffness and large weight. So, Pumping hose to rupture of the safety management is difficult. Steel fiber caused by corrosion of the deterioration of durability and high-rebound losses are needed for the improvements. Thus, the revised regulations in 2009 by a steel fiber to reinforce other materials is possible. Variety of fiber reinforcement material for concrete review of applicability is needed. Steel fiber strength than the other fibers is large and by the geometry of the fibers are attached to improve performance. However, compared to steel fiber organic fibers and low modulus of elasticity and tensile strength of fiber and agglomeration occurs in the concrete to be used as reinforcement material is difficult. In this regard, the present study as a single object in the micro-fiber bouquet sharp entanglement through make muck attach surface area, distributed fibers from surfactant of the surface enhanced polyamide fibers, steel fiber and PP fiber reinforced concrete by comparing the scene to provide a basis for the use. 콘크리트의 보강재료로 사용되고 있는 강섬유는 강성이 크고 중량이 무거워 안전관리의 어려움이 있으며, 강섬유의 부식으로 인한 내구성 저하 및 높은 리바운드 손실량이 등이 개선사항으로 요구되고 있다. 이와같이 2009년 개정된 규정에 의해 강섬유 외의 재료보강이 가능해짐에 따라 콘크리트 보강재료로서 강섬유 이외의 다양한 섬유의 적용성 검토가 필요한 실정이다. 강섬유는 기타섬유에 비해 강성이 크고, 섬유의 형상에 따라 부착성능을 개선하였만, 유기섬유의 경우 강섬유에 비해 일반적으로 탄성계수 및 인장강도가 낮고 섬유의 뭉침현상이 발생하여 콘크리트 보강재료로 사용하기 위해서는 적절한 섬유 개질이 필요한 실정이다. 이러한 관점에서, 본 연구에서는 미세섬유를 다발형 단일 개체로서 공기 압출성형을 통해 부착 비표면적을 크게 하여 역학적 성능을 고려하고, 섬유의 표면을 계면 활성제로 개질하여 분산성을 향상시킨 폴리아미드섬유와 강섬유, PP섬유를 혼입한 콘크리트를 비교하여 현장 활용을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

변형 속도에 따른 후크형 강섬유 및 폴리아미드섬유보강 시멘트 복합체의 압축 및 인장강도 특성

김홍섭,김규용,이상규,손민재,남정수 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.3

본 연구에서는 유압식 급속재하 시험 장치를 제작하여 변형 속도에 따른 후크형 강섬유 및 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 압축강도 및 인장강도 특성을 평가하였다. 그 결과, 변형 속도가 증가함에 따라 압축강도, 최대 응력 점에서의 변형 및 탄성계수는 증가하였으 며, 섬유 종류 및 혼입률은 변형 속도에 의한 압축강도의 영향은 크지 않았다. 본 연구에서 평가된 압축강도의 DIF는 CEB-FIP model code 2010 에 비해 상회하였으며, ACI-349의 예측값과 유사한 경향이 나타났다. 인장특성의 경우에도 변형 속도가 증가함에 따라 인장강도와 변형능력 이 크게 향상되었다. 후크형 강섬유보강 시멘트 복합체는 변형 속도가 증가함에 따라 섬유와 매트릭스의 부착력이 증가하는 것에 의해 인장강 도와 변형능력이 크게 향상되었으며, 섬유가 매트릭스로부터 인발되는 파괴 특성이 나타났다. 한편, 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 경 우 섬유와 매트릭스의 부착력이 크기 때문에 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 끊어지는 파괴 특성이 나타났으며, 폴리아미드 섬유보강 시멘트 복합체의 인장특성에 대한 변형 속도 효과는 섬유의 인장강도에 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다. 이러한 결과로부터 폴리아미드 섬 유보강 시멘트 복합체의 인장강도에 대한 변형 속도의 효과는 후크형 강섬유의 부착력에 대한 민감도 보다 큰 것으로 사료된다. In this study, to evaluate the mechanical properties of fiber-reinforced cement composites by strain rate, hydraulic rapid loading test system was developed. And compressive and tensile strength of the hooked steel fiber and polyamide fiber reinforced cement composite were evaluated. As a result, the compressive strength, strain capacity and elastic modulus were increased with increasing strain rate. The effect of compressive strength by type and volume fraction of fibers was not significant. The dynamic increase factor(DIF) of the compressive strength was higher than that of the CEB-FIP model code 2010 and showed a trend similar to that of ACI-349. The tensile strength and strain capacity were increased with increasing strain rate. The hooked steel fibers were drawn from the matrix. The tensile strength and strain capacity of hooked steel fiber reinforced cement composites were increased as the strain rate increased. The tensile strength and deformation capacity of the fiber reinforced cement composites were increased. And, hooked steel fibers were drawn from the matrix. On the other hand, because the bonding properties of polyamide fiber and matrix is large, polyamide fiber was cut-off with out pullout from matrix. The strain rate effect on the tensile properties of polyamide fiber reinforced cement composites was found to be strongly affected by the tensile strength of the fibers.

보강섬유의 형상과 물성에 따른 인발특성이 콘크리트의 휨거동에 미치는 영향

김홍섭,남정수,김정현,한상휴,김규용 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.5

This study evaluated the bonding property of fiber and flexural behavior of fiber reinforced concrete. Amorphous steel fiber,hooked steel fiber and polyamide fiber was used for evaluation of bonding property and flexural behavior. As a result, the hookedsteel fiber was pulled out from matrix when peak stress. However amorphous steel fiber occurred shear failure because bondingstrength between fiber and matrix was higher than tensile strength of fiber. Polyamide fibers occurred significantly displacement topeak stress because of elongation of fiber. After that peak stress, fiber was cut off. Amorphous steel fiber reinforced concrete hada greater maximum flexural load compared with hooked steel fiber reinforced concrete because bonding performance between fiberand matrix was high and mixed population of fiber was many. However flexural stress was rapidly reduced in load-deflection curvebecause of shear failure of fiber. Flexural stress of hooked steel fiber reinforced concrete was slowly reduced because fiber waspulled out from the matrix. In the case of polyamide fiber reinforced concrete, flexural stress was rapidly lowered because ofelongation of fiber. However flexural stress was increased again because of bonding property between polyamide fiber and matrix. The pull-out properties of the fiber and matrix has effect on the deformation capacity and flexural strength of fiber reinforcedconcrete. 본 연구에서는 섬유종류에 따른 인발특성과 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 대하여 평가하기 위하여, 섬유의 재질 및 형상 다른 후크형강섬유, 비정질 강섬유 및 폴리아미드 섬유에 대하여 인발시험과 섬유보강 콘크리트 시험체를 제작하여 휨특성을 평가하였다. 그 결과, 후크형 강섬유의 경우 최대인발하중에서 섬유가 매트릭스로부터 인발되었지만, 비정질 강섬유는 섬유와 매트릭스의 부착강도가 섬유자체의인장강도보다 높아 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 파괴되는 현상을 나타내었다, 한편, 폴리아미드 섬유는 연신율에 의해 최대인발하중까지 변위가 크게 발생하였으며, 최대하중이후에 섬유가 끊어지는 파괴특성을 나타내었다. 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 있어서 비정질 강섬유는 매트릭스와의 부착강도가 높고, 섬유의 혼입개체수가 많아 콘크리트의 최대휨강도는 높았지만, 균열발생 이후 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 섬유가 파괴되는 것에 의해 응력의 저하가 급격하게 발생하지만, 후크형 강섬유보강 콘크리트는 균열발생 이후 섬유가 인발되면서 응력의 저하가 완만하게 발생하였다. 폴리아미드 섬유보강 콘크리트는 균열발생이후 섬유의 연신률에 의해 응력이 급격하게 저하하는 구간이 발생하였으며, 섬유와 매트릭스의 부착에 의해 재상승하였다가 섬유가 끊어지면서 파괴되었다. 섬유와 매트릭스의 인발특성은 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 변형 능력에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

다발형 폴리아미드섬유 보강 콘크리트의 역학적 성능평가

Joong Kyu Jeon,Gyu Yong Kim,Chan Ki Jeon,Soo Choul Lee 한국재난정보학회 2012 한국재난정보학회 논문집 Vol.8 No.3

콘크리트의 보강재료로 사용되고 있는 강섬유는 강성이 크고 중량이 무거워 안전관리의 어려움이 있으며, 강섬유의 부식으로 인한 내구성 저하 및 높은 리바운드 손실량이 등이 개선사항으로 요구되고 있다. 이와같이 2009년 개정된 규정에 의해 강섬유 외의 재료보강이 가능해짐에 따라 콘크리트 보강재료로서 강섬유 이외의 다양한 섬유의 적용성 검토가 필요한 실정이다. 강섬유는 기타섬유에 비해 강성이 크고, 섬유의 형상에 따라 부착성능을 개선하였만, 유기섬유의 경우 강섬유에 비해 일반적으로 탄성계수 및 인장강도가 낮고 섬유의 뭉침현상이 발생하여 콘크리트 보강재료로 사용하기 위해서는 적절한 섬유 개질이 필요한 실정이다. 이러한 관점에서, 본 연구에서는 미세섬유를 다발형 단일 개체로서 공기 압출성형을 통해 부착 비표면적을 크게 하여 역학적 성능을 고려하고, 섬유의 표면을 계면 활성제로 개질하여 분산성을 향상시킨 폴리아미드섬유와 강섬유, PP섬유를 혼입한 콘크리트를 비교하여 현장 활용을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

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

전찬기,전중규,김선길,김기형 한국재난정보학회 2015 한국재난정보학회 논문집 Vol.11 No.2

본 연구에서는 방폭 성능 강화를 위하여 유기계 다발형 섬유보강재를 제안하였으며, 제안된 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 수행하였다. 3종류의 유기계 단섬유를 혼입한 콘크리트의 휨성능 평가 결과, PET섬유 보강 콘크리트가 가장 우수한 결과를 나타내어, 방폭 성능 강화를 위하여 상당히 효과적일 것으로 판단된다.

보강섬유의 형상과 물성에 따른 인발특성이 콘크리트의 휨거동에 미치는 영향

김홍섭,남정수,김정현,한상휴,김규용 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.5

본 연구에서는 섬유종류에 따른 인발특성과 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 대하여 평가하기 위하여, 섬유의 재질 및 형상 다른 후크형강섬유, 비정질 강섬유 및 폴리아미드 섬유에 대하여 인발시험과 섬유보강 콘크리트 시험체를 제작하여 휨특성을 평가하였다. 그 결과, 후크형 강섬유의 경우 최대인발하중에서 섬유가 매트릭스로부터 인발되었지만, 비정질 강섬유는 섬유와 매트릭스의 부착강도가 섬유자체의인장강도보다 높아 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 파괴되는 현상을 나타내었다, 한편, 폴리아미드 섬유는 연신율에 의해 최대인발하중까지 변위가 크게 발생하였으며, 최대하중이후에 섬유가 끊어지는 파괴특성을 나타내었다. 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 있어서 비정질 강섬유는 매트릭스와의 부착강도가 높고, 섬유의 혼입개체수가 많아 콘크리트의 최대휨강도는 높았지만, 균열발생 이후 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 섬유가 파괴되는 것에 의해 응력의 저하가 급격하게 발생하지만, 후크형 강섬유보강 콘크리트는 균열발생 이후 섬유가 인발되면서 응력의 저하가 완만하게 발생하였다. 폴리아미드 섬유보강 콘크리트는 균열발생이후 섬유의 연신률에 의해 응력이 급격하게 저하하는 구간이 발생하였으며, 섬유와 매트릭스의 부착에 의해 재상승하였다가 섬유가 끊어지면서 파괴되었다. 섬유와 매트릭스의 인발특성은 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 변형 능력에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. This study evaluated the bonding property of fiber and flexural behavior of fiber reinforced concrete. Amorphous steel fiber, hooked steel fiber and polyamide fiber was used for evaluation of bonding property and flexural behavior. As a result, the hookedsteel fiber was pulled out from matrix when peak stress. However amorphous steel fiber occurred shear failure because bondingstrength between fiber and matrix was higher than tensile strength of fiber. Polyamide fibers occurred significantly displacement to peak stress because of elongation of fiber. After that peak stress, fiber was cut off. Amorphous steel fiber reinforced concrete had a greater maximum flexural load compared with hooked steel fiber reinforced concrete because bonding performance between fiber and matrix was high and mixed population of fiber was many. However flexural stress was rapidly reduced in load-deflection curve because of shear failure of fiber. Flexural stress of hooked steel fiber reinforced concrete was slowly reduced because fiber was pulled out from the matrix. In the case of polyamide fiber reinforced concrete, flexural stress was rapidly lowered because of elongation of fiber. However flexural stress was increased again because of bonding property between polyamide fiber and matrix.The pull-out properties of the fiber and matrix has effect on the deformation capacity and flexural strength of fiber reinforced concrete.

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.

Polyamide-66/Glass fiber 블렌드 조성물의 물리적 특성및 안경테 소재로써의 적용성에 관한 연구

손진영,이지은,최경만,배유환,김기홍 한국안광학회 2013 한국안광학회지 Vol.18 No.4

Purpose: In this study, we evaluated the physical and thermal properties of the compositions made by blending glass fiber (GF) of different contents into glass fiber polyamide-66, and investigated if the compositions applying to the glasses frame to replace the TR-90, which is polyamide-12 resin used as an injection-type spectacle frame material. Methods: To investigate the characteristics change of polyamide-66 (PA-66) compositions with the change of the content of glass fibers, we produced a composition of the content by using a twin-screw extruder. The mechanical strength of the composition production was measured and coating properties as well as cutting processability were evaluated. We evaluated the applicability of the glasses frame by comparison the results of new compositions with characterizations of traditional TR. Results: For the results of the characterization of Polyamide-66/GF composition, we found that the higher increase of content of the glass fiber, the less mold shrinkage rate, and the mechanical strength was increased. Tensile strength increased from 498 kg/cm2 for 0 wt%of the content of the glass fibers to 849 kg/cm2 for 30 wt% of the content of the glass fibers. As a result of a coating evaluation, the strength of coating was 4B in the GF 5wt% and 5B, which was extremely good coating characteristics, in the over than GF 5 wt%. Conclusions: In case that 30 wt% of the glass fiber was blended, the mechanical strength was greatly improved, the hardness was increased, injection temperature increased due to increase of the viscosity, and the flow mark of the product may occur. The paint coating of PA-66 blended with glass fiber was all excellent. With general evaluating physical properties and workability properties it was determined that around 10 wt% of the content of the glass fibers was possible to apply a spectacle frame. 목적: 본 연구에서는 사출형 안경테 소재로 사용되고 있는 폴리아미드-12 수지인 TR-90을 대체하기 위하여폴리아미드-66에 유리섬유(glass fiber)를 함량별로 블렌드하여 각 조성물의 물리적, 열적 특성을 평가하여안경테로써의 적용 가능성을 검토하였다. 방법: 유리섬유의 함량 변화에 따른 폴리아미드-66 조성물의 특성변화를 고찰하기 위해 이축압출기를 이용하여 함량별 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물의 기계적강도,열적 특성, 코팅성 및 절삭가공성을 평가하였다. 이를 통하여 기존 TR 안경테 제품과의 성능 비교 및 안경테로써 적용 가능성을 평가하였다. 결과: 폴리아미드-66/유리섬유 조성물의 특성 평가 결과, 유리섬유의 함량이 증가할수록 성형수축율이 감소하며, 기계적 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 유리섬유의 함량이0 wt%인 경우 인장강도는 498 kg/cm2에서 30 wt%가 함유된 경우 849 kg/cm2 까지 증가하였다. 코팅성 평가결과 유리섬유 5 wt%에서는 코팅강도가 4 B였고, 그 이상에서는 5 B로 매우 우수한 코팅 특성을 나타내었다. 결론: 30 wt%의 유리섬유가 블렌드된 경우 기계적 강도가 크게 향상되나 이와 더불어 경도가 상승되며, 점도가 증가하여 사출온도가 높아지며, 제품에 플로우 마크가 생기는 것으로 나타났다. 유리섬유가 블렌드된폴리아미드-66의 도료 코팅성은 모두 우수하였다. 전반적으로 물성 및 가공성 등을 평가해볼 때, 유리섬유의 함량이 약 10 wt% 내외의 경우 안경테로써의 적용이 가능하다고 판단된다.

강섬유 및 폴리아미드 섬유로 보강된 철근콘크리트 벽체의 전단성능 평가

전영선,이장화,전중규,Choun,Young-Sun,Lee,Jang Hwa,Jeon,Joong Kyu 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.3

콘크리트 전단벽 구조는 지진과 같은 큰 수평 반복하중에 효과적으로 저항할 수 있는 이상적인 구조시스템이다. 특히 섬유로 보강된 콘크리트 전단벽에서는 연성이 크게 향상되어 취성파괴를 방지할 뿐만 아니라 내진성능이 크게 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 보통콘크리트에 강섬유와 폴리아미드 섬유를 혼합하여 제작한 전단벽의 전단성능을 평가하기 위하여 반복하중에 대한 벽체의 이력거동 시험을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 최대전단력은 강섬유 콘크리트 시험체에서 가장 큰 것으로 나타났으나 보통콘크리트 시험체에서의 최대전단력에 비해 크게 증가하지는 못했다. 변위 연성능력과 에너지 소산능력은 강섬유 콘크리트 시험체에서 탁월하게 나타났으며, 폴리아미드 섬유 콘크리트 시험체에서는 보통콘크리트와 강섬유 콘크리트 시험체의 중간 정도의 전단성능을 갖는 것으로 평가되었다. A concrete shear wall system is an ideal structural system that can effectively resist large horizontal cyclic loads such as earthquakes. In particular, a significant increase of the ductility in fiber reinforced concrete shear walls can prevent a brittle failure and thus can enhance seismic resisting capacity significantly. This study investigated the shear resisting capacity of shear wall specimens, which are constructed with steel fibers or polyamide fibers reinforced concrete, by comparing hysteresis curves obtained from reversal cyclic tests. The shear resisting force in the steel fiber reinforced concrete specimen was larger than those in plain and polyamide fiber reinforced concrete specimens, but the increase was not great. The shear resisting capacity of the polyamide fiber reinforced concrete specimen was larger than that of plain concrete specimen, but smaller than that of steel fiber reinforced concrete specimen.

하이브리드 유기섬유 보강 콘크리트의 제조 및 휨성능 평가

Chanki Jeon,Joongkyu Jeon,Jaeyeong Shim 한국재난정보학회 2017 한국재난정보학회 논문집 Vol.13 No.2

일반적으로 유기섬유는 섬유 자체의 인장강도 및 탄성계수는 작지만, 내화성 및 내부식성이 우수하고, 콘크리트의 균열 제어 및 내충격 성능 향상에 효과적인 섬유이다. 따라서, 유기섬유는 콘크리트용 보강 섬유로서의 적용성이 매우 높은 재료이다. 본 연구에서는 폴리아미드(PA)섬유와 고강력의 폴리에스터(PET)섬유를 혼입한 하이브리드 유기섬유를 개발하였으며, 하이브리드 유기섬유를 혼입한 섬유보강 콘크리트의 휨성능 시험을 통해 하이브리드 유기섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수능력을 평가하고자 한다. Organic fiber reinforced concrete is applicable to many applications for construction material. In general, organic fibers have low tensile strength and elastic modulus, but they have many advantages such as high crack resistance, impact resistance, chemical resistance, flexural behavior and corrosion resistance. In this study, hybrid organic fibers were prepared by mixing polyamide (PA) fibers and high strength polyester (PET) fibers. Then, flexural performance test of fiber reinforced concrete containing hybrid organic fiber was performed. The energy absorption capacity of the hybrid organic fiber reinforced concrete was evaluated.