복합섬유가 혼입된 고강도 콘크리트의 역학적 특성 및 내화성능에 관한 연구 :

김승기

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김승기 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 김우석

발행연도: 2016

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

복합섬유가 혼입된 고강도 콘크리트의 역학적 특성 및 내화성능에 관한 연구

김승기 2016.01 학위논문

2015

복합섬유가 혼입된 고강도 콘크리트의 고온가열에 따른 성능 평가

김승기 , 김우석 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 2015.01 학술저널

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콘크리트는 건설에 가장 많이 사용하는 재료 중의 하나이며 연구 또한 가장 활발히 진행되고 있는 재료이다. 현재의 콘크리트도 초기에 사용한 콘크리트보다 강도와 성능이 우수하지만 최근 고층화, 대형화하는 건설산업의 추세로 인해 콘크리트의 고강도, 고성능화가 더욱 빠르게 진행되고 있다. 그에 따라 고강도 콘크리트의 특성에 대한 연구의 필요성이 커지고 있다.
고강도 콘크리트는 낮은 물바인더비와 높은 단위시멘트량으로 인해 점성이 높아 시공성 및 펌프 압송성이 저하되는 단점이 있어 이를 보완하기 위해서는 고성능, 고품질의 콘크리트가 요구된다. 또한 고강도 콘크리트는 일반강도 콘크리트보다 높은 강도를 위해 내부구조가 밀실하게 형성되는데 이점이 화재피해를 받으면 폭렬현상이 발생하는 원인이 된다. 폭렬현상은 표면의 균열과 같은 작은 피해도 발생하지만 최악의 경우 피복 콘크리트의 탈락으로 구조물의 붕괴까지도 야기할 수 있다. 그러므로 고강도 콘크리트의 사용을 위해서는 폭렬현상 방지가 반드시 선행되어야 한다.
본 연구의 목적은 복합섬유를 혼입한 고강도 콘크리트의 열적 특성 및 역학적 특성을 규명하는데 있다. 실험에 사용한 섬유는 폭렬방지에 효과적인 것으로 알려진 하이브리드섬유(폴리프로필렌섬유 + 나일론섬유)와 휨강도 증진에 효과적인 강섬유를 사용하였다. 시험체의 역학적 특성 및 열적특성을 규명하기 위해 잔존압축강도, 질량변화, 포아송비 및 탄성계수, SEM분석 및 XRD분석과 휨성능 실험을 수행하였다.
실험 결과 압축강도 및 잔존압축강도는 100℃에서 상온보다 약간 높은 강도를 나타내고 이후 온도가 증가할수록 강도는 지속적으로 감소하는 양상을 보였다. 탄성계수는 온도가 증가할수록 감소하는 양상을 보였으며 포아송비는 400℃이하에서는 온도가 증가할수록 감소, 500℃이상에서는 온도가 증가할수록 값이 증가하였다.

Concrete is one of materials that is the most commonly used in construction, and thus the study of concrete has been most actively conducted. Early types of concrete were vastly less effective than current formulations, additives, and structural support of concrete. Of concern, conversion of concrete toward high strength and performance has been rapidly preceded by recent tendencies of high rise and size expansion in construction industry. Therefore it is on urgent necessity that the study of high strength concrete expand to match the growing architectural envelope. High strength concrete has the obvious properties of high strength, as well quality of result. The internal structure of high strength concrete (HSC) is more compact than that of normal strength concrete (NSC).
However, it is this very nature which is reflected in a decline in workability and pumpability. Yet another adverse effect of HSC is the tendency to increase “spalling”. Spalling occurs as apparently small damage such as cracks on the surface. These cracks can, in the worst case, can cause the collapse of a structure by flaking of coating concrete. Therefore, spalling prevention is a precondition to the use of HSC.
The purpose of study is to investigate thermal and mechanical properties of high strength concrete in fiber mixture. The fibers used are a hybrid fiber (mix polypropylene fiber and nylon fiber) for spalling prevention and steel fiber for improve of flexural strength. These studies include the effects on thermal and mechanical properties by measuring (i) residual compressive strength; (ii) weight change; (iii) Poisson’s ratio and elastic modulus; (iv) SEM analysis & XRD analysis; and (v) flexural strength and toughness. As important observation of the test results, residual compressive strength at 100℃ is higher than compressive strength at room temperature and then residual compressive strength consistently decline with increase of temperature. When the temperature increases, Poisson’s ratio appear low value up to 400℃ and high value over 500℃ with decreasing elastic modulus (Ec).

#고강도 콘크리트 #복합섬유 #내화성능

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 기존연구 고찰 2
1.2.1 국내연구 2
1.2.2 국외연구 8
제 2 장 이론적 고찰 13
2.1 화재 피해를 입은 콘크리트의 특성 13
2.1.1 콘크리트 표면의 색깔변화 13
2.1.2 화학적 변화 13
2.2 폭렬 이론 14
2.2.1 폭렬의 정의 14
2.2.2 폭렬의 메커니즘 14
2.2.3 폭렬 방지대책 17
제 3 장 실 험 19
3.1 실험계획 19
3.2 실험방법 20
3.2.1 시험체 제작 20
3.2.2 압축강도 실험 21
3.2.3 포아송비 및 탄성계수 측정 21
3.2.4 휨강도 및 휨인성 실험 22
3.2.5 내화실험 24
3.2.6 SEM 및 XRD 분석 24
3.3 사용재료 26
3.3.1 시멘트 26
3.3.2 골재 26
3.3.3 실리카 흄 27
3.3.4 섬유 27
제 4 장 실험결과 28
4.1 굳지 않은 콘크리트의 특성 28
4.2 경화콘크리트 특성 28
4.2.1 상온압축강도 28
4.2.2 휨강도 및 휨인성 29
4.3 내화특성 34
4.3.1 폭렬유무 및 파괴형상 34
4.3.2 시험체의 질량변화 36
4.3.3 잔존압축강도 37
4.3.4 압축응력-변형률 곡선 40
4.3.5 탄성계수 및 포아송비 44
4.3.6 SEM 분석 46
4.3.7 XRD 분석 51
제 5 장 결 론 56
[참고 문헌] 58

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