강섬유는 콘크리트 부재의 인장영역에 효과적으로 작용하여 균열저항성을 높여주고 역학적 성능을 개선하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 팽창재를 사용한 강섬유 모르타르에 화학적 프리스트레싱을 인가하여 균열저항성 및 역학적 성능을 평가하는 연구이다. 이를 위해 시멘트 바인더의 10%를 치환한 CSA 팽장채가 사용되었으며 체적비 1%의 강섬유를 고려한 시멘트 모르타르 배합이 준비되었다. 기본적인 역학적인 성능평가 외에 노치를 가진 보를 제조하여 초기균열하중 및 파괴에너지를 평가하였다. 실험결과 강섬유와 CSA 팽창재를 혼입한 모르타르에서는 보통 강섬유 모르타르에 비하여 평균 1.75배의 균열저항성 하중이 증가하였으며, 파괴에너지 역시 1.41~1.53배 증가하였다. 최적의 강섬유 체적비와 팽창재의 혼입이 고려된다면 강섬유의 내부 화학적 프리스트레싱을 가진 복합재는 다양한 부재에 사용될 수 있으며, 외부하중에 효과적인 균열저감 기법으로 사용할 수 있다.

팽창재는 콘크리트의 건조/자기수축으로 인한 균열에 매우 효과적인 혼화재료이며 콘크리트 내부 철근에 화학적 프리스트레스를 인가할수 있다. 본 논문에서는 CSA 팽창재에 의해 화학적 프리스트레스가 도입된 모르타르의 인장경화성능을 평가하였다. 철근으로 내부구속이이루어진 철근 모르타르 시편에 대하여 일축인장시험을 수행하였으며, 균열거동 특성과 인장경화 특성을 분석하였다. CSA 모르타르에서는 압축강도 및 탄성계수는 약간 감소하였으나, 화학적 압축응력이 철근에 도입되었으며, 일반 모르타르 부재에 비해 167.5% 초기균열하중이증가하였다. 높은 인장경화특성을 평가하였으며, 기존의 인장연화모델과 실험값을 비교하여 기존 제안식의 보완점을 제시하였다.

콘크리트의 취성파괴를 방지하기 위해 강섬유 보강재는 효과적인 복합재료이다. 그러나 시멘트 사용량이 많아지면 건조수축이 증가하고이로 인해, 강섬유 보강재의 연성증가 효과가 제한될 수 있다. 팽창재를 사용한 콘크리트 내부의 강섬유 보강재는 화학적 프리스트레싱 효과가 발생하여 강섬유 보강효과를 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 CSA 팽창재와 강섬유 보강재를 혼입하여 콘크리트의 역학적인 특성을분석하였다. 체적비 1~2%의 강섬유 보강재와 시멘트 중량의 10%의 CSA 팽창재를 혼입하였으며, 다양한 역학적 특성과 휨거동을 분석하였다. 강섬유 보강재를 혼입한 CSA 콘크리트는 인장강도와 초기균열강도의 증가를 나타냈으며, 균열후의 파괴에너지 증가와 같은 연성거동을 뚜렷하게 나타내었다. 적절한 팽창재 사용과 최적의 강섬유 보강재의 혼입률이 도출된다면 이들의 상호작용은 콘크리트의 취성을 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.