강섬유 보강 콘크리트의 배합비와 역학적 특성 사이의 관계 추정

최현기(Hyun-Ki Choi),배백일(Baek-Il Bae),구해식(Hae-Shik Koo) 한국콘크리트학회 2015 콘크리트학회논문집 Vol.27 No.4

본 연구는 섬유보강 콘크리트의 실무 적용을 위한 성능 평가에 대해 재료 시험으로 낭비되던 시간과 노력을 최소화하고 적용에 있어서의 이론적인 배경을 확보하기 위해, 기존의 가이드라인 및 시험 기준에 따른 실험 결과의 수집과 통계적 분석을 통한, 콘크리트의 압축강도에 기반한 주요 특성들을 특정하기 위해 수행되었다. 섬유보강콘크리트는 다양한 변수에 영향을 받게 되므로 이론적인 접근이 어려운 측면이 있어 본 연구에서는 현재 실무에서 다방면으로 사용되고 있는 100MPa 이하의 압축강도를 가지는 콘크리트를 중심으로 0.25%에서 2% 사이의 강섬유 혼입량에 대한 압축강도와 인장강도 시험을 수행하였다. 인장강도 시험은 표준기관에서 정하고 있는 시험방법인 쪼갬인장강도와 휨인장강도에 대해 수행하였다. 섬유보강콘크리트의 재료시험 결과 쪼갬인장강도와 휨인장강도 모두 압축강도의 증가에 따라 증가하는 추세를 보였으며 강도의 증진률은 압축강도 증가와 함께 감소하는 추세를 보였다. 또한섬유의 혼입량 증가는 인장강도의 증가를 유발하는 것을 확인할 수 있었으며, 압축강도 증가에 따른 인장강도 증진률 감소를 막아 콘크리트 압축강도 증가에 선형적으로 인장강도가 증가하도록 해주는 것을 확인할 수 있었다. 기존 연구들로부터 구축한 데이터베이스를 통한 섬유보강콘크리트의 기계적 성질에 대한 검토를 수행하였다. 다양한 변수에 따른 인장강도의 추정을 위해 인공신경망을 적용하였다. 인공신경망은 multi layer perceptron으로 구성하였으며 전달함수로는 sigmoid 함수를 사용하였고 역전파 알고리즘을 통해 학습을 수행하였다. 인공신경망을 사용한 콘크리트 인장강도의 추정 결과 시험 결과와 추정결과가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 인공신경망에서 결합력이 큰 변수들은 물-시멘트비와 섬유의 혼입량으로 나타났으며 섬유보강콘크리트의 인장강도는 물-시멘트비에 영향을 받는 압축강도와 혼입량을 통해 추정할 수 있을 것으로 판단된다. The main purpose of this study is reducing the cost and effort for characterization of tensile strength of fiber reinforced concrete, in order to use in structural design. For this purpose, in this study, test for fiber reinforced concrete was carried out. Because fiber reinforced concrete is consisted of diverse material, it is hard to define the correlation between mix proportions and strength. Therefore, compressive strength test and tensile strength test were carried out for the range of smaller than 100 MPa of compressive strength and 0.25~1% of steel fiber volume fraction. as a results of test, two types of tensile strength were highly affected by compressive strength of concrete. However, increase rate of tensile strength was decreased with increase of compressive strength. Increase rate of tensile strength was decreased with increase of fiber volume fraction. Database was constructed using previous research data. Because estimation equations for tensile strength of fiber reinforced concrete should be multiple variable function, linear regression is hard to apply. Therefore, in this study, we decided to use the ANN(Artificial Neural Network). ANN was constructed using multiple layer perceptron architecture. Sigmoid function was used as transfer function and back propagation training method was used. As a results of prediction using artificial neural network, predicted values of test data and previous research which was randomly selected were well agreed with each other. And the main effective parameters are water-cement ratio and fiber volume fraction.

콘크리트학회논문집 초록 17권 4호 (2005년 8월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2005 콘크리트학회지 Vol.17 No.5

콘크리트학회 논문집 초록 18권 3호(2006년 6월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2006 콘크리트학회지 Vol.18 No.4

콘크리트학회 논문집 초록 20권 3호(2008년 6월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2008 콘크리트학회지 Vol.20 No.4

콘크리트학회 논문집 초록 17권 6호(2005년 12월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2006 콘크리트학회지 Vol.18 No.1

경량콘크리트 연속보의 전단내력에 대한 골재크기의 영향

양근혁(Keun-Hyeok Yang),문주현(Ju-Hyun Mun) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회논문집 Vol.21 No.5

철근콘크리트 연속 보의 전단거동에 대한 골재 최대직경의 영향을 평가하기 위하여 24개의 실험체가 실험되었다. 전경량, 모래경량 및 보통중량콘크리트 보에서 최대 골재직경은 4 mm에서 19 mm로 변하였으며, 전단경간비는 2.5와 0.6으로 있었다. 보통중량콘크리트 보의 무차원 최대전단내력에 대한 동일조건의 경량콘크리트 보의 무차원 최대 전단내력의 비가 ACI 318-05에서 제시하는 수정계수와 비교되었다. 파괴면에 대한 현미경 사진으로부터 경량콘크리트 보의 파괴면은 주로 골재를 관통하지만 파괴되지 않은 경량골재들도 다수 발견되었는데, 이는 경량콘크리트 보의 전단 거동 향상에 기여하였다. 이로 인해 경량콘크리트 연속 보의 최대전단내력은 골재 최대직경의 증가와 함께 증가하였는데, 그 증가기울기는 보통중량콘크리트 연속보에 비해 낮았다. ACI 318-05에서 제시하는 수정계수는 경량콘크리트 연속 보에서는 다소 불안전측에 있었는데, 그 불안전측은 최대 골재직경의 증가와 함께 증가하였다. 또한 ACI 318-05의 전단규정에 대한 안전성은 보통중량콘크리트 보에 비해 경량콘크리트 보에서 낮았다. Twenty-four beam specimens were tested to examine the effect of the maximum aggregate size on the shear behavior of lightweight concrete continuous beams. The maximum aggregate size varied from 4 mm to 19 mm and shear span-to-depth ratio was 2.5 and 0.6 in each all-lightweight, sand-lightweight and normal weight concrete groups. The ratio of the normalized shear capacity of lightweight concrete beams to that of the company normal weight concrete beams was also compared with the modification factor specified in ACI 318-05 for lightweight concrete. The microphotograph showed that some unsplitted aggregates were observed in the failure planes of lightweight concrete beams, which contributed to the enhancement of the shear capacity of lightweight concrete beams. As a result, the normalized shear capacity of lightweight concrete continuous beams increased with the increase of the maximum aggregate size, though the increasing rate was lower than that of normal weight concrete continuous beams. The modification factor specified in ACI 318-05 was generally unconservative in the continuous lightweight concrete beams, showing an increase of the unconservatism with the increase of the maximum aggregate size. In addition, the conservatism.

전단 철근 보강된 프리스트레스 PC와 CIP 합성보의 전단강도

서정일(Jung-Il Suh),박홍근(Hong-Gun Park),홍건호(Geon-Ho Hong),강수민(Su-Min Kang),김철구(Chul-Goo Kim) 한국콘크리트학회 2015 콘크리트학회논문집 Vol.27 No.4

최근 들어, 모듈화된 건축물에 프리캐스트 콘크리트와 현장콘크리트를 합성한 복합화 공법사용이 증가하고 있다. 일반적으로 프리캐스트 콘크리트 부재는 공장에서 선제작된 PC부재에 휨·전단 성능 향상을 위한 프리텐션 도입이 가능하다. 현행 구조 기준에서는 긴장력이 가해진 단일 단면의 전단강도식은 제시하지만, 프리캐스트 콘크리트와 현장 콘크리트 합성 단면의 수직 전단 강도식은 제시하지 못하고 있다. 이전 연구에서는 수직전단 보강이 없는 프리스트레스트 콘크리트와 현장타설 콘크리트 합성보의 전단 강도에 대하여 분석하였다. 따라서 본 연구에서는 수직 전단 보강된 프리스트레스트 콘크리트와 현장타설 콘크리트 합성보의 전단 강도 실험을 통하여 합성보 설계시 고려해야할 사항에 대하여 알아보았다. 변수로는 콘크리트의 면적비, 긴장재의 긴장력, 전단경간비, 그리고 전단철근비를 고려하였다. 실험 결과, 전단 강도는 긴장력이 가해진 단면적의 면적비, 긴장재의 긴장응력에 비례하여 증가하였고 전단 경간비가 증가할수록 감소하였다. 또한 압축대 콘크리트 강도에 따른 전단철근의 기여도 차이를 보였다. Recently, the use of composite construction method using precast (PC) and cast-in-place (CIP) concrete is increased in modular construction. For PC members, pre-tensioning is used to improve efficiency of the structural performance. However, current design codes do not clearly define shear strength of prestressed PC-CIP composite members. In this study, 22 specimens were tested to evaluate shear strength of prestressed composite members with vertical shear reinforcement. The test variables were the area ratio of high-strength (60 MPa) to low-strength concrete (24 MPa), prestressing force of strands, shear span-to-depth ratio(a/d), and vertical shear reinforcement ratio. The test results showed the prestressing force did not completely restrain diagonal cracking of non-prestressed concrete in the web. Thus, the effect of prestress force was not insignificant in the effect for monolithic beams. The vertical shear strength and horizontal shear strength of the composite beams were compared with the strength predictions of KCI design method.

콘크리트학회 논문집 초록 20권 6호(2008년 12월호)

편집부(편집자) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회지 Vol.21 No.1

고강도 CFT용 콘크리트의 현장적용성 평가 및 장기거동 예측

박제영(Je Young Park),정경수(Kyung Soo Chung),김우재(Woo Jae Kim),이종인(Jong In Lee),김용민(Yong Min Kim) 한국콘크리트학회 2014 콘크리트학회논문집 Vol.26 No.5

콘크리트 충전강관(CFT)은 강관의 내부에 콘크리트로 채워진 기둥이다. CFT는 강재와 콘크리트로 구성되며, 강재는 콘크리트를 내부에서 구속시켰고, 내부 콘크리트는 기둥의 압축하중을 감당한다. 본 실험에서 73~100MPa급 고강도 콘크리트에 관해 유동성실험, 압축강도실험, 압송압력실험을 실시하였으며, CFT용 고강도 콘크리트의 물리적 성질을 알아보기 위해 슬럼프, 슬럼프 플로우, 공기량, U-box시험, O-Lot시험, L-flow시험이 진행되었다. 이러한 연구의 결과를 바탕으로 Mock-up테스트에서 콘크리트 충전성 시험, 수화열 측정 시험, 응력계측 시험을 수행하였다. 현장적용은 상암동 및 서강대 현장의 두 곳에 각각 □-566 x566x10, □-400x400x25의 대상기둥을 선정하여 현장계측을 진행하였다. CFT기둥의 장기거동 예측에 관하여 설계하중에 대해 콘크리트의 탄성변형과 건조수축, 크리프 수축을 고려한 ACI 209 재료모델을 사용한 결과는 계측결과와 거의 일치하였다. CFT (Concrete-Filled Tube) is a type of steel column comprised of steel tube and concrete. Steel tube holds concrete and the concrete inside tube takes charge of compressive load. This study presents structural performance of the CFT column which has 73~100 MPa high strength concrete inside. Fluidity, mechanical compression, pump pressure test in flexible pipe were conducted for understanding properties of the high strength concrete. Material properties were achieved by various experimental tests, such as slump, slump flow, air content, U-box, O-Lot, L-flow. In addition, mock-up tests were conducted to monitor concrete filling, hydration heat, compressive strength. From construction sites in Sang-am dong and University of Seo-kang, long-term behaviors could be effectively predicted in terms of ACI 209 material model considering elastic deformation, shrinkage and creep.

나트륨계 알칼리 활성화제를 사용한 친환경 무기결합재 철근콘크리트 보의 휨성능 평가

하기주(Gee-Joo Ha),김진환(Jin-Hwan Kim),장기창(Kie-Chang Jang) 한국콘크리트학회 2013 콘크리트학회논문집 Vol.25 No.3

이 연구에서는 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제(물유리, 수산화나트륨)를 사용하였다. 또한, 이를 활용하여 철근콘크리트 보에 적용하여 휨성능 평가를 하였다. 주요변수는 W/B, 알칼리 활성화제의 혼입비율, 혼화재의 종류 및 혼입유무로서 총 8개의 실험체를 제작하였으며, 재료 및 구조성능 평가를 위한 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 친환경 무기결합재 콘크리트는 초기 경화속도가 빠르며, 고강도 콘크리트의 가능성을 보였다. 또한, 이를 활용한 철근콘크리트 보는 기존 시멘트를 사용한 철근콘크리트 보와 유사한 거동과 파괴양상을 보였다. 친환경 무기결합재 콘크리트가 시멘트 콘크리트를 대체할 수 있는 기초연구로서 향후 건설소재 및 재료분야에 활용할 수 있을 것으로 사료되며, 이러한 특성을 바탕으로 콘크리트 2차 제품 생산과 구조부재를 PC화하여 활용할 경우 생산성 향상, 공기단축 등 효율이 상승될 것으로 보인다. In this study, it was developed eco-friendly inorganic binding material concrete using ground granulated blast furnace slag and alkali activator (water glass, sodium hydroxides). Eight reinforced concrete beam using inoganic binding material concrete were constructed and tested under monotonic loading. The major variables were mixture ratio of alkali activator, type of admixture and admixture. Experimental programs were carried out to improve and evaluate the flexural performance of such test specimens, such as the load-displacement, the failure mode, the maximum load carrying capacity, and ductility capacity. All the specimens were modeled in scale-down size. The eco-friendly concrete using inorganic binding material encouraged alkali activation reaction was rapidly hardening speed and showed possibility as a high strength concrete. Also, the RC beams using new materials showed similar behavior and failed similarly with RC beam used portland cement. It is thought that eco-friendly inorganic binding material concrete can be used with construction material and product as a basic research to replace cement concrete. If there is application to structures in PC member as well as production of 2nd concrete product, it could be improved the productivity and reduction of construction duration etc.