공공시설물의 대형화 및 도심지로의 인구 밀집화에 따라 충돌 또는 폭발과 같은 하중조건 하에서의 구조물 방호성능의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 구조물의 방호설계 및 시공에 있어서 필수적이라 할 수 있는 구조 재료 또는 자재에 대한 방호성능 평가기준은 현재 정 립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 구조용 자재의 내충격 성능평가 기준 개발 연구의 일환으로 가스건을 사용한 발사체 충격 파 괴시험을 콘크리트 시험체에서 수행함과 동시에, 다양한 접촉식 계측 센서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 또한, 충격 파괴시험을 통해 일반 콘크리트 및 강섬유가 보강된 초고성능콘크리트의 파괴모드 및 방호성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험 수행 결과, 접촉식 계측센서 중 LVDT 변위계의 적용 가능성을 확인하였으며, UHPC의 경우 혼입된 보강섬유의 효과로 인해 일반 콘크리트에 비해 우수한 방호성능을 보여주 었다.

The purpose of this research is to evaluate the mechanical characteristics of lathe scrap reinforced cementitious composites. For this purpose, the cementitious composites containing lathe scrap were made for 2mm width and 40mm length of lathe scrap, and then the mechanical characteristics such as compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, and elastic modulus of the cementitious composites were estimated. It was observed from the test results that splitting tensile strength and flexural strength of the cementitious composites were significantly improved than plain mortar but compressive strength and elastic modulus were only a slightly increased.

The purpose of this research is to evaluate the standard deviation and coefficient of variation for flexural strength of lathe scrap reinforced cementitious composites. For this purpose, the cementitious composites containing lathe scrap were repeatedly made 5 times for water-binder ratio of 30%, 2mm width and 40mm length of lathe scrap, and then the standard deviation and coefficient of variation of the cementitious composites were estimated. It was observed from the test results that the standard deviation and coefficient of variation of the cementitious composites were slightly larger than plain mortar but did not matter much.

This research investigated the effects of matrix strength on the direct tensile behavior of high performance hybrid fiber reinforced cementitious composites (HPHFRCCs) at high strain rates. 3 different type matrixes were used (56 MPa, 81 MPa and 180 MPa). And macro fiber was long hooked fiber (H, =0.3 mm,=30 mm) and micro fiber was short smooth fiber (S, =0.2 mm,  =13 mm). The volume content of macro fibers was 1.0% and the volume content of micro fibers was 1.0%. The high matrix strength clearly increased the tensile strength and peak toughness of HPHFRCCs even at high strain rates (74 ~ 161 /sec).

충돌 또는 폭발 하중 하의 콘크리트는 정적 하중에서 가지는 재료물성과 다른 거동을 보이게 된다. 즉, 고변형율 하의 콘크리트의 재료물성은 크게 변화하게 되며, 이를 시험평가하기 위한 방법 중 압축강도와 관련된 시험법으로는 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar) Test가 있다. 그러나, SHPB Test는 금속과 같은 인성재료를 위해 개발된 시험방법으로서 취성재료인 콘크리트에 적용이 가능한지에 대한 검토가 추가적으로 필요하며, UHPC와 같은 섬유보강 초고성능 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 이에 본 연구에서는 콘크리트 시험체를 위해 제작된 SHPB Test 장비를 사용하여 일반 콘크리트 및 UHPC 시험체에 대한 시험평가를 수행하였으며, SHPB Test의 적용 적정성을 파악하기 위하여 초고속카메라를 활용한 변위영상 분석을 통한 검증을 수행하였다.

The purpose of this research is to investigate characteristics of cementitious composites containing lathe scrap to use it as a alternative materials of steel fiber. For this purpose, the cementitious composites containing lathe scraps were made according to 5mm, 10mm, and 20mm in lengths for their widths of 2mm and 4mm, respectively. It was observed from the test result that the cementitious composites containing lathe scraps were most largely increased than plain mortar in the compressive and flexural strengths when its width is 2mm and its length is 5 to 10mm.

The effect of steel fiber types on the self-sensing capacity of strain-hardening fiber-reinforced cementitious composites (SH-SFRCs) was investigated. Three types of fiber, including twisted, smooth and hooked fibers, were used with a volume content of 1.5% in a mortar matrix. Although all the SH-SFRCs exhibited self damage-sensing capacity, the gauge factor, representing for damage-sensing ability, was different according to the types of fiber as follows: twisted (138.09) > smooth (99.85) > hooked (88.50). The SH-SFRC with twisted fiber produced the highest gauge factor which is very favorable for development of self damage-sensor.

In this study, the electrical resistivity of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPFRCC) with four different types of steel fiber were investigated namely as twisted fiber, hooked fiber, smooth fiber (0.2 mm) and smooth fiber (0.3 mm). Experimental results indicate that the electrical resistivity of HPFRCC changes with type and diameter of steel fiber.

실제 교량의 바닥판에 적용할 목적으로 섬유의 길이 및 혼입량을 달리한 두 가지 초고성능 시멘트 복합체를 고려하고 있다. 이 연구의 목적은 이 두 재료의 균열저항성을 평가하는 것이다. 두 재료에 대한 휨인장 파괴실험을 수행하였고, 실험으로부터 얻은 하중-균열개구변위 관계를 최적으로 모사하는 인장응력-균열개구 관계를 역해석을 통해 파악하였다. 역해석결과 13 mm 길이의 섬유를 2% 함유한 UHPCC는 16.3 mm와 19.5 mm 길이의 섬유를 각각 0.5%와 1.0% 함유한 UHPCC에 비해 파괴에너지가 작은 것으로 나타났다. 균열을 보다 분산시키고 균열폭을 감소시키기 위해서는 길이가 긴 두 종류의 섬유를 혼용한 UHPCC를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

The objective of this study is to investigate the failure modes of steel coupling beam-wall connection. Test variable of this study is types of material used, concrete and with pseudo strain hardening cementitious composites (PSH2C). The results showed that Specimen PSH2C-SB with longer embedment length of steel coupling beam exhibits good seismic performance than Specimen HCWS-SB.

이 연구에서는 타설 과정에서 낮은 점성이 요구되는 구조물에 적합한 낮은 점성을 가지면서 다중균열에 의한 변형률 경화거동을 보이는 고인성 섬유복합재료를 제조하기 위한 재료와 제조 방법을 제시하고자 한다. 섬유복합재료의 낮은 점성과 고인성을 얻기 위하여 미시역학과 파괴역학에 기반한 이론적 해석 방법과 제조 기법을 적용하였다. 2~3MPa 범위의 인장강도를 갖는 복합재료에 적합한 최적의 섬유 양과 길이, 그리고 섬유와 매트릭스의 계면 특성을 미시역학과 안정상태 균열 이론을 이용하여 해석적으로 구한 후 여섯 가지 배합을 결정하였다. 여섯 가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 점성과 일축인장 성능을 검증하였다. 실험 결과 굳기 전에는 그라우팅에 적합한 낮은 점성을 갖으면서 굳은 후에는 1.5% 이상의 고인성을 갖는 변형률 경화 섬유복합재료를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

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.

본 연구에서는 RC구조물의 내구 및 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성 모르타르 (FR-ECC)를 개발하여, 이를 RC구조물의 보수재료로서 사용하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 즉, FR-ECC를 이용하여 제조한 콘크리트 시험체의 강도, 열적특성, 모의부재의 철근부식특성, 내화성능 등에 대하여 검토하였으며, FR-ECC의 현장적용 가능성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 기존 보수 모르타르에 비해 우수한 강도 및 내구성능을 보유하고, 휨균열 발생 후에도 외부열화 인자의 침입을 억제하여 철근부식을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 FR-ECC를 적용한 부재는 ISO 834 가열조건에서도 우수한 내화성능을 갖는 것으로 나타났으며, 뿜칠성능 등의 현장시공 성능에서도 우수한 특성을 나타냈다.

본 연구에서는 UHPCC를 사용한 철근 콘크리트 보의 휨강도를 평가하였고, 낮은 철근비로 보강된 RC보를 포함한 휨 실험을 통해 기존의 섬유보강 콘크리트 보의 휨강도 예측식과의 일치 여부를 파악하였다. 또한 섬유보강 콘크리트에서 섬유 보강을 통한 보강철근의 대체효과를 정량적으로 평가하였다. 그 결과 ACI 544 위원회에서 제시하는 섬유보강 콘크리트를 사용한 철근보강 보의 휨강도 예측식은 압축강도 150MPa 이상의 UHPCC에 대해서는 잘 일치하지 않으며, 특히 철근비 1.5% 이하의 저보강 철근보에 대해서는 상당히 과소평가하는 것으로 나타났다. 섬유보강 콘크리트를 사용함으로써 얻을 수 있는 보의 휨내력 증가 효과는 저보강 철근보에서 상당히 큰 것으로 나타났으며, 실험결과를 바탕으로 강섬유의 특성과 철근비를 고려한 철근대체 효과 평가식을 제안하였다.

본 연구에서는 마이크로 입자들로 구성된 매트릭스의 강섬유 보강 시멘트 복합체에서 강섬유가 압축강도에 미치는 영향을 규명하고자 하였으며, 강섬유의 섬유혼입률과 섬유형상비에 따른 영향을 파악하고 혼입률과 형상비를 동시에 고려한 변수인 섬유보강지수(RI)에 따른 압축강도의 변화를 살펴보았다. 실험결과에 따르면 마이크로 입자로 구성된 매트릭스의 강섬유보강 복합체에서는 섬유보강지수가 증가에 따라 압축강도가 선형적으로 증가하였다. 이와 같은 결과로부터 섬유보강지수와 압축강도와의 관계를 나타내는 모델식을 제안하였다.