섬유가 시멘트 페이스트의 인장강도에 미치는 영향 = The effect on the tensile strength of the cement paste mixed with Fibers

국문 초록 (Abstract)

인장력을 받는 콘크리트, 시멘트 모르타르 또는 시멘트 페이스트에는 다양한 종류의 섬유를 혼합하여 인장력으로 인한 균열을 방지하고 있다. 이와 같이 시멘트로 고결된 토목재료의 인장강도는 주로 간접적인 방법으로 인장강도를 평가하는 쪼갬인장시험으로 평가해 왔다. 본 연구에서는 강섬유 또는 PVA 섬유를 중량비로 0, 0.5, 또는 1% 혼합한 시멘트 페이스트 내에 유압 실린더를 내장한 직경 15cm, 높이 30cm의 공시체를 제작한 다음 공시체 내부에서 직접 인장력을 가하는 직접인장시험법을 개발하였다. 또한 동일한 재료로 직경 5cm, 높이 10cm 공시체를 만들어 쪼갬인장시험을 실시하여 인장강도 시험방법에 따른 시멘트 페이스트의 인장강도를 비교, 평가하였다. 각각의 공시체는 대기 중에서 7일 또는 28일 양생한 다음 인장시험을 실시하였다. 시험방법에 따른 인장강도는 내장형 실린더를 이용한 직접인장시험법이 쪼갬인장시험법 보다 96-290% 정도 높은 값을 보였다. 한편 두 종류의 인장시험법에 대한 3차원 유한요소해석을 실시하였으며, 실험 결과와 유사하게 내장형 실린더 인장시험법이 3배 정도 높은 인장강도를 보였다. 섬유 혼합량이 1%까지 증가함에 따라 인장강도는 시험방법에 관계없이 7일 양생한 공시체는 119-190%, 28일 양생한 공시체는 23-131%까지 증가하였으며, 양생일수가 7일에서 28일로 증가함에 따라 인장강도는 대부분 감소하는 경향을 보였다. 대부분의 경우 강섬유가 포함된 경우보다 PVA 섬유가 포함된 경우에 약 14-38% 정도 높은 인장강도를 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Various fibers are reinforced to protect tensile cracks occurred in concrete, cement mortar, or cement paste. A tensile strength of such materials utilized in civil engineering has been commonly tested by an indirect splitting tensile test (Brazillian test). In this study, a direct tensile testing method was developed with built-in cylinder inside a cylindrical specimen with 15 cm in diameter and 30 cm in height. The testing specimen was prepared with 0, 0.5, or 1% (by weight) of a PVA or steel fiber reinforced mortar. A specimen with 5 cm in diameter and 10 cm in height was also prepared and tested for the splitting tensile test. Each specimen was air cured for 7 days or 28 days before testing. A tensile strength of built-in cylinder test showed 96-290% higher than that of splitting tensile test. The 3D finite element analyses on these tensile tests showed that the tensile strength from built-in cylinder test had 3 times higher than splitting tensile test. It is similar to experimental result. As an amount of fiber increased from 0 to 1%, its tensile strength increased 119-190% or 23-131% for 7 days or 28 days-cured specimens, respectively. As a curing period increased from 7 days to 28 days, its strength decreased. Most of a specimen reinforced with PVA fiber showed 14-38% higher tensile strength than that of steel fiber reinforced specimens.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ii
• 그림목차 iii
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 연구목적 3
• 1.3 연구내용 및 방법 5
• 제 2 장 섬유 함유량에 따른 시멘트 페이스트의 인장강도 8
• 2.1 시험 개요 8
• 2.1.1 쪼갬인장시험 8
• 2.1.2 내장형 실린더 인장시험 12
• 2.2 섬유 함유량 영향 16
• 2.2.1. 내장형 실린더 인장시험 결과 16
• 2.2.2. 쪼갬인장시험 결과 27
• 2.3 인장시험법에 따른 인장강도 및 수치해석 결과 비교 31
• 2.3.1 인장시험법에 따른 인장강도 비교 31
• 2.3.2 인장시험법에 따른 수치해석 결과 비교 32
• 제 3 장 섬유 분산도에 따른 시멘트 페이스트의 인장강도 35
• 3.1 시험 개요 35
• 3.2 섬유 분산도 영향 36
• 제 4 장 결론 42
• 참고문헌 45
• Abstract 51