콘크리트는 수화반응에 필요한 물 이외의 자유수가 증발하게 되면 건조수축이 발생하며 이로 인해 발생한 균열은 구조물의 강도 및 내구성 저하에 영향을 미친다. 이에 건조수축에 의한 균열을 억제하기 위한 대처 방안으로 강섬유를 혼입한 강섬유보강콘크리 트에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 특성을 파악하고 구속건조수축 변형률을 콘크 리트에 발생하는 잔류 인장응력으로 치환하여 기존 연구 결과와 비교하였다. 자유건조수축 실험을 통해 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 변형률의 저감효과는 미미한 수준임을 확인하였다. 구속건조수축 실험 결과, 아치형 강섬유 혼입량 증가에 따라 균열의 발생 지연 및 균열 폭 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 아치형 강섬유를 60kg/m3 혼입하였을 때 무보강 콘크리트에 발생하는 잔류 인장응력에 비해 52.4% 높은 인장강도를 가지며 구속건조수축에 대한 저항성능이 향상될 수 있음을 확인하였다.

강섬유 보강 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC)는 콘크리트의 취성적인 거동을 연성 거동으로 보완해주는 재료로서 사용되고 있다. SFRC는 과거 비 구조체에서 섬유 보강 콘크리트는 균 열을 제어하기 위한 목적으로만 사용되었지만 현재 구조적인 재료로서의 연구가 진행되고 있다. 콘크 리트의 압축강도는 강도계산에 사용되지만 재료의 인성(Toughness)을 평가하기 위해서는 응력-변형률 곡선이 필요하다. 본 연구에서는 섬유의 혼입량을 체적비 0.5%로 두어 나선철근의 유무 및 철근의 피 치를 변수로 두어 압축실험을 통해 인성비(Toughness Ratio)를 측정하였으며, 선행연구에 제안된 예측 식을 통해 실험 값과 해석 값을 비교하였다. 사용한 강섬유는 직경 0.75mm, 길이 60mm 및 인장강도 1,100MPa인 후크형 모양의 섬유를 사용하였으며, SFRC의 압축 실험은 200tonf 용량의 UTM을 사용 하여 응력-변형률 곡선을 확인하기 위해 0.5mm/min의 속도로 변위제어 하였다. Plain 시편의 압축강 도는 19.6MPa로 나타났으며, 52mm간격의 나선철근을 넣은 경우 33.3MPa, 섬유 0.5% 혼입한 경우 29MPa로 각각 70.1% 및 48.0% 높은 압축강도가 나타났다. 52mm 간격의 나선철근을 넣은 시편의 인성비는 0.34로 측정되었으며, 0.5%의 섬유가 혼입된 52mm 및 36mm간격으로 보강된 시편의 경우 각 0.32 및 0.49로 -6.5% 및 44.3%의 증감이 나타났다. 따라서 섬유의 보강으로 인한 SFRC의 인성 거동을 확인하였다. 예측식의 경우 52mm 나선철근으로 보강한 시편의 경우 압축강도 -0.06 및 변형 률 -7.37%의 오차율이 나타났으며, 36mm의 경우 각 11.51% 및 -36.5%의 오차율이 나타났다. 따라 서 예측식을 통해 나선철근으로 보강된 SFRC 강도예측을 확인하였다.

콘크리트 경화 시 발생하는 수분증발로 인한 건조수축은 콘크리트의 균열을 발생시킨다. 콘크리트에 발생하는 균열 은 콘크리트의 내구성을 저하하여 안정성과 사용성에 문제를 발생시킨다. 이러한 문제점을 보안하기 위해 콘크리트에 강섬유를 혼입하여 건조수축으로 인한 균열을 방지하는 강섬유 보강 콘크리트 (SFRC)에 관한 연구가 진행되고 있다. 강섬유는 콘크리트 의 균열단면에서 가교역할, 부착작용을 통해 건조수축으로 인한 균열발생을 억제하고 균열 폭을 감소시키는 효과가 있다. 본 논 문에서는 강섬유의 인장강도에 따른 강섬유 보강 콘크리트의 건조수축 제어성능을 평가하였다. 자유건조수축 실험과 구속건조 수축 실험을 진행하였으며 실험 결과를 콘크리트의 인장응력으로 변환하여 콘크리트 직접인장실험 결과와 비교하였다. 강섬유 의 자유건조수축 저감 효과는 미미하지만 강섬유의 인장강도가 증가할수록 구속건조수축으로 인한 균열제어에 효과적임을 확인 하였다. 또한 강섬유의 인장강도가 증가할수록 콘크리트의 인장응력이 증가함을 확인하였다.

본 연구에서는 섬유보강콘크리트(SFRC) 구조물의 수치해석을 위한 K&C모델의 보정기법을 소개하였다. SFRC 1축 및 3축 압축강도 실험결과를 기반으로 보정을 수행하였으며, 단일요소 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 보정 기법의 검증을 수행하였다. 또 한, 변형률 속도의 영향을 반형하기 위해 동적증가계수(DIF)를 고려하여 SFRC 구조물의 발사체 관통해석을 수행함으로써 보정기법의 적용 가능성을 확인하였다.

Concrete masonry prisms are strengthened with steel fiber-reinforced mortar (SFRM) overlay and tested for compressive and diagonal tension strength. Masonry prisms are produced in poor condition considering standard workmanship for masonry buildings in Korea. Amorphous steel fibers are adopted for SFRM, and appropriate mixing ratios of SFRM are derived considering constructability and strength. Masonry prisms are strengthened with different fiber volume ratios, while numerous strengthened faces and additional reinforcing meshes are produced for compression and diagonal tension tests. Compression and diagonal tension strength are increased by up to 122% and 856%, respectively, and the enhancement effect for diagonal tension strength was superior compared to compression strength. Finally, the test results and strength prediction equations based on existing literature and regression analysis are compared.

The contemporary high-tech structures have become enlarged and their functions more diversified. Steel concrete structure and composite material structures are not exceptions. Therefore, there have been on-going studies on fiber reinforcement materials to improve the characteristics of brittleness, bending and tension stress and others, the short-comings of existing concrete. In this study, the purpose is to develop the estimated model with dynamic characteristics following the steel fiber mixture rate and formation ration by using the nerve network in mixed steel fiber reinforced concrete (SFRC). This study took a look at the tendency of studies by collecting and analyzing the data of the advanced studies on SFRC, and facilitated it on the learning data required in the model development. In addition, by applying the diverse nerve network model and various algorithms to develop the optimal nerve network model appropriate to the dynamic characteristics. The accuracy of the developed nerve network model was compared with the experiment data value of other researchers not utilized as the learning data, the experiment data value undertaken in this study, and comparison made with the formulas proposed by the researchers. And, by analyzing the influence of learning data of nerve network model on the estimation result, the sensitivity of the forecasting system on the learning data of the nerve network is analyzed.

The service life of coal gangue concrete(CGC) strongly depends on the capillary water absorption, this water absorption is susceptible to freeze-thaw cycles. In this paper, the cumulative water absorption and sorptivity were obtained to study the effects of 0, 0.5, 1.0, and 1.5 % steel fiber volume fraction added on the water absorption of CGC. Sorptivity and freeze-thaw tests were conducted, and the capillary water absorption was evaluated by the rate of water absorption(sorptivity). Three prediction models for the initial sorptivity of steel fiber reinforced coal gangue concrete(SFRCGC) under freeze-thaw cycles were established to evaluate the capillary water absorption of SFRCGC. Results showed that, without freeze-thaw cycles, the water absorption of CGC decreased when steel fiber at 1.0 % volume fraction was added, however, the water absorption increased with the addition of 0.5 or 1.5% steel fibers. Once the SFRCGC specimens were exposed to freeze-thaw cycles, the water absorption of SFRCGC significantly increased, and 1.0 % steel fiber in volume fraction added to CGC caused the lowest water absorption, except for the case of the sample without steel fibers added. The CGC with steel fiber at 1.0 % volume fraction performed better. The SFRCGC has a strong response to freeze-thaw cycles. Results also showed that the linear function prediction model is practical in the field of engineering because of its simple form and a relatively high precision. Although the polynomial prediction model presents the highest computation precision among the three models, the complicated form and too many coefficients make it impractical for engineering applications.

The purpose of this experimental research is to evaluate the workability and strength properties of hybrid fiber reinforced concrete containing amorphous steel fiber and organic fiber. For this purpose, the hybrid fiber reinforced concrete containing amorphous steel fiber(ASF) with polyamide(PA) and polyvinyl alcohol(PVA) fiber, respectively were made according to their total volume fraction of 0.5% for water-binder ratio of 33%, and then the characteristics such as the workability, compressive strength, and flexural strength of those were investigated. It was observed from the test results that the workability and compressive strength at 7 and 28 days were decreased and the flexural strength at 7 and 28 days was increased with increasing ASF and decreasing organic fiber.

본 연구에서는 기존 원형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 원형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 직경-두께비이며, 실험변수에 따라 총 10개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속을 통해 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 구속효과로 인해 내력은 상승하는 것으로 나타났다.

철근콘크리트 보에 대한 섬유-강판 복합플레이트의 보강효과를 연구하였다. 합계 12개 철근콘크리트 보 중, 7개는 탄소 섬유-강판 복합플레이트(CSP)로 보강되었으며, 4개는 유리섬유-강판 복합플레이트(GSP)로 보강되었고, 나머지 1개는 비교를 목적으로 보강되지 않았다. 보강보 실험결과, 새로 개발된 섬유-강판 복합플레이트 보강시스템은 보강재의 조기탈락을 제어하여 연성파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 CSP 보강보의 연성지수는 GSP 보강보의 연성지수는 로 측정되었다. ESP 보강보 및 GSP 보강보의 최대하중은 보강하지 않은 기준보에 비해 각각 115%, 107% 향상된 것으로 측정되었다. 또한, 보강보 실험과 해석 결과들은 잘 일치하는 것으로 나타났다.

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.

본 연구는 포장재로서 투수콘크리트의 실질적인 현장적용을 위한 자료제시와 성능향상 방안을 도출하기 위하여 슬래그골재와 플라이애시의 혼입률에 따른 포장용 투수콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 시험결과, 포장용 투수콘크리트의 공극률 및 투수계수는 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 증가하고 플라이애시 혼입률 증가에 의하여 감소하는 경향을 나타내었으며 국내 포장용 투수콘크리트에 관한 규정(8% 및 0.01cm/sec)을 만족하였다. 압축강도 및 휨강도는 슬래그골재의 혼입률이 증가함에 따라 감소하였으나, 플라이애시의 혼입률이 증가함에 따라 크게 증가하는 경향을 나타내어 플라이애시를 5% 이상 혼입하면 슬래그골재를 50% 사용한 경우에도 국내 포장콘크리트에 관한 규정(18MPa 및 4.5MPa 이상)을 만족하였다. 또한 강섬유를 0.75vol.% 혼입한 경우 사용하지 않은 경우에 비하여 휨강도가 22.8% 증가 하였다. 미끄럼저항성은 슬래그골재의 혼입률이 증가에 따라 BPN값은 증가하였고, 플라이애시의 혼입률 증가에 의해 BPN값은 감소하는 경향을 나타내었으며, 내마모성 및 동결융해저항성은 부순골재만을 사용한 경우에 비해 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였고, 플라이애시를 10% 혼입한 경우에는 현저히 개선되어 혼입하지 않은 경우에 비하여 내마모성 및 내동해성이 각각 약 5.6% 및 14.3% 정도 개선되는 것으로 확인되었다.

본 연구는 도로용 포장재로서 포러스콘크리트의 실질적인 현장적용을 위한 자료제시와 성능향상 방안을 도출하기 위하여 실리카퓸과 강섬유 혼입률에 따른 포장용 포러스콘크리트의 물리 역학적 특성, 내구성 및 흡음특성을 평가하였다. 시험결과, 모든 시험조건에서 포장용 포러스콘크리트의 공극률과 투수계수는 국내외 기준치 및 제안값을 만족시키는 것으로 나타났고, 강도특성의 경우 압축강도는 대한주택공사 도로기준의 기준치를 모든 배합요인에서 만족시키는 것으로 나타났으나 휨강도의 경우에는 강섬유 혼입률 0.6vol% 이상에서 일본콘크리트공학협회 제안값을 만족시키는 것으로 나타났으며, 실리카퓸과 강섬유를 동시에 혼입한 경우가 우수한 강도특성을 나타냈다. 또한 내구성은 역학적 특성과 유사한 경향성을 나타내 실리카퓸과 강섬유를 동시에 사용한 경우가 가장 우수한 내구성능을 나타냈으며, 실리카퓸 10wt.%와 각섬유 0.6vol.%를 함께 사용한 경우 Plain의 경우에 비해 골재비산저항성은 27%정도, 동결응해저항성은 약 60%정도 개선되는 것으로 나타났다. 또한 포장용 포러스콘크리트의 흡음특성은 소음저감계수가 0.48로 나타나 50%에 가까운 흡음성능을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.

최근 콘크리트 균열선단에서 균열의 발생을 억제하거나 균열 발생시 균열폭을 제어하고 일정부분 하중저항 능력을 향상시킬 목적으로 다양한 형태의 강섬유(Steel Fiber)를 혼입하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 강섬유 보강 철근콘크리트보(SFRC; Steel Fiber Reinforced Concrete)의 복잡한 파괴역학적 성질에 의한 불확실성 통이 내재되어 있다. 본 연구에서는 SFRC보의 불확식성을 고려하는 신뢰성 해석을 수행하였다. 이를 위해 강도 한계상태모형을 제시하였고, 한계상태함수에 포함된 각종 확률변수들에 대한 통계적 특정값을 국내외 관련 문헌을 근거하여 수집, 제시하였다. 향후 추가적인 관련정보가 수집되면 보다 개선된 통계적 특성값을 제공 할 수 있도록 Blayseian Updating 기법을 사용하여 실험결과로부터 불확실성을 개선하는 과정을 제시하였다. 뿐만 아니라 피로신뢰성의 해석을 위해 피로파괴확률식을 제안하고 필요한 통계적 특성 값을 제시하였다.