초고성능 콘크리트의 시멘트량 저감을 위해 시멘트와 치환하여 사용가능한 시멘트계 재료를 사용한 연구를 사전 조사하여 플라이애시와 고로슬래그를 선정하였다. 시멘트와 실리카흄 조합으로 120 MPa 이상의 압축강도를 보인 배합을 사용해 바인더조합의 변화에 따른 압축강도, 휨강도를 평가하였다. 플 라이애시와 고로슬래그를 사용한 배합은 유동성이 향상되었으며, 플라이애시는 압축강도가 실리카흄만 사용한 경우보다 다소 감소하였으나, 고로슬래그를 사용한 실험체는 실리카흄만 사용한 실험체와 유사 한 결과를 나타내었다.

바잘트섬유는 불연,방열,내열,방음,흡음,인장강도확보 등 콘크리트 혼화재로서 매우 우수한 특성을 지니고 있고, 현재 콘크리트 폐기 시 발생하는 환경오염이 극심한 상황이기에 무기계 천연섬유인 바잘트섬유를 활용한다면 친환경 건설재료의 관 점에서 큰 장점이 될 수 있다. 하지만 바잘트섬유 보강 콘크리트에 관한 연구는 아직까지 미비한 실정으로 본 연구에서는 지금 까지 국내외에서 진행된 바잘트섬유와 그 복합재료에 대한 연구 및 바잘트섬유보강 콘크리트에 관한 연구를 고찰하고자 한다. 또한 본 연구에서는 무기계 섬유조합에 따른 섬유보강 콘크리트의 역학적 특성에 관한 연구를 수행하기 위해 현재 가장 사용빈 도가 높은 강섬유와 바잘트섬유의 역학적 비교를 통하여 바잘트섬유의 역학적특성과 콘크리트의 혼화재로서 적합성에 대한 연 구를 수행하고자 한다.

본 연구는 초고성능 콘크리트의 성능을 보다 향상시키기 위해 현재 콘크리트 보강에 사용하는 섬유들을 조합한 복합 섬유를 제작하여 복합섬유 혼입 초고성능 콘크리트의 강도 특성을 분석하였다. 복합섬유 4종과 단일섬유 3종을 각각 혼입하여 유동성과 압축, 휨강도 실험을 진행하였다. 복합섬유와 단일섬유 혼입 시험체 모두 유동성 평가를 만족하였으며, 단일섬유가 조금 더 우수한 성능을 나타내었다. 강도 평가결과 파라아라미드 섬유와 강섬유를 조합한 복합섬유 2종이 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 복합섬유 직경 차이에 따라 압축 및 휨강도 보강효과가 다르게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 압축강도 감소를 최소화하며 휨강도를 증가시킨 결과를 통해, 복합섬유는 단일섬유 간의 단점을 서로 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구를 통해 차후 콘크리트의 다양한 재료적 특성을 보강하는 복합섬유도 충분히 제작 가능할 것으로 판단된다.

조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.

본 논문은 강섬유의 일부를 철근집합체로 대체하여 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I 형보의 연성거동을 유도하는 것을 목적으 로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 초고강도 콘크리트 I 형보 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이다. 철근집합체와 PS강연선 집합체가 압축구역에서 콘크리트를 구속하기 위해 사용되었다. 철근집합체와 강연선 집합체의 길이 도 실험요소 중 하나이다. 이러한 실험요소를 조합하여 9개의 초고강도 철근 콘크리트 I 형보를 제작하였다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7% 또는 1%와 철근집합체를 사용한 조합이 I형 보의 효과적인 연성 거동을 보여주고 있다. 하중과 처짐관계 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.

This study investigated the compressive strength of UHPC according to fiber combination. Test results showed that the PE, PVA and basalt fiber mixtures have lower compressive strength than steel fiber mixture. Compressive strength reduction ratio of PE, PVA and basalt fiber mixtures were 0.95, 0.96 and 0.86, respectively.

초고성능 콘크리트는 높은 강도와 유동성을 갖는 우수한 재료 특성을 나타내는 콘크리트이다. 그러나 고연성 시멘트 복합체에 비하여 낮은 연성을 나타낸다. 이 연구에서는 강섬유와 마이크로섬유의 조합이 초고성능 콘크리트의 인장거동에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 강섬유와 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 현무암섬유 조합에 따라 4가지 초고성능 콘크리트 배합을 결정하였고, 인장거동을 평가하기 위하여 직접인장 실험을 수행하였다. 또한 마이크로섬유가 제조과정에서 의도하지 않은 과도한 기포를 생성하는지를 확인하기 위하여 밀도 실험을 수행하였다. 실험결과 인장강도가 높은 폴리에틸렌섬유는 초고성능 콘크리트의 인장거동을 향상시키는데 효과적임을 확인하였고, 현무암섬유는 초고성능 콘크리트의 균열강도 및 인장강도를 증가시키는데 효과적임을 확인하였다. 또한 마이크로섬유가 의도하지 않은 기포를 생성하지 않는다는 것도 확인하였다.

본 논문은 강섬유 대신 철근집합체를 사용하여 초고강도 섬유보강 콘크리트 부재의 최대하중 이후 연성거동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 강섬유와 철근집합체의 조합을 가진 직사각형 콘크리트 보에 대한 휨거동 실험을 수행하였다. 강섬유의 혼입률은 0%, 0.7%, 1%, 1.5%, 2%이고, 연성거동을 유도하기 위한 종방향 철근 집합체의 철근비는 0.0036, 0.016, 0.028 그리고 0.036이다. 이러한 실험 요소의 조합으로 15개의 초고강도 콘크리트보가 제작되었다. 강섬유 뿐만 아니라 종방향의 철근 집합체도 초고강도 콘크리트보의 연성거동을 유도하는데 효과를 가지고 있다. 강섬유 혼입률 0.7%와 철근비 0.028인 철근집합체를 사용할 경우 가장 경제적인 조합임을 볼 수 있다. 하중과 처짐관계, 콘크리트 응력의 변화 및 균열양상 등이 좁은 간격을 가진 작은 직경의 종방향 철근 집합체의 유용성을 나타내고 있다.