3D 콘크리트 프린팅 기술은 거푸집 없이 콘크리트를 출력하고 제작하여 콘크리트 표면의 대부분이 외기에 노출되고, 이로 인해 콘크리트 내부 수분이 빠르게 증발하고 수축이 크게 발생한다. 또한, 결합 재 대비 낮은 골재 함량과 낮은 물/결합재 비(W/B)를 가지는 사용 배합의 특성상 수축으로 인한 균 열이 발생하기 쉽다. 이러한 3D 콘크리트 프린팅의 수축에 대한 문제는 섬유 혼입을 통해 해결할 수 있고, 부가적으로 적층성 향상의 이점을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 섬유 보강 3D 프린팅 모르타르의 역학적 특성을 살펴보고자 섬유 혼입률을 변수로 실험하였다. 보강 섬유로는 PP섬유를 사 용하였고, 섬유 혼입률 0, 0.2, 0.5, 0.8%를 변수로 실험하였다. 갠트리 방식의 3D 프린터에 30 × 30 mm 사각형 개구부를 가진 노즐을 설치해 1300× 800mm 크기의 직사각형 형태로 모르타르를 출력 하였다. 호퍼 회전속도 6 rpm, 노즐 이동 속도 1500 mm/min을 적용하여 출력하였고, 1층 높이를 30mm로 출력하여 5층 적층하였다. 적층 완료 후 압축강도, 휨인장강도, 층간 부착강도를 측정하기 위 한 시험체를 각각 추출하였고, 28일 수중 양생 후 각 강도실험을 통해 역학적특성을 평가하였다.

The use of hanging scaffolding for exterior wall painting and cleaning in building construction and maintenance carries the inherent risk of fall accidents. While periodic rope replacement is crucial for preventing accidents resulting from rope breakage, current regulations lack specificity in determining appropriate disposal period for fiber ropes. This study analyzed the tensile strength of the most commonly used PP fiber ropes with different diameters (16 mm, 20 mm) in the domestic construction industry. Additionally, the effect of outdoor exposure was examined by measuring the tensile strength of new ropes and ropes exposing to outdoor conditions for 30 days and 90 days. The results showed that the new ropes and those exposed to outdoor for 30 days met the KS (Korean Standards) criteria for tensile strength. However, a significant decrease in tensile strength was observed in ropes exposed to outdoor for 90 days compared to both the new ropes and those exposed for 30 days. Furthermore, the ropes exposed for 90 days did not meet the KS criteria. These findings indicate the degradation of PP fiber ropes due to UV (Ultra Violet) radiation, highlighting the importance of considering this factor when determining the replacement period for fiber ropes used in scaffolding work.

The main goal of this work is to study the effect of glass fiber volume fraction on the result of tensile test with respect to glass fiber/polypropylene(GF/PP) composites. The tensile test and failure mechanisms of GF/PP composites were investigated in the fiber volume fraction range from 10% to 30%. The tensile strength and the fracture strength increased with the increasing of the fiber volume fraction in the tested range. Fiber pull-out and debonding of this composites increased with the fiber volume fraction in thc tested range. The major failure mechanisms were classified into the debonding, the fiber pull out, the delamination and the matrix deformation.

본 연구는 화재시 고강도 콘크리트의 폭렬발생에 대한 영향요인을 검토한 것으로써, 폭렬에 직접적인 상관관계에 있는 물-결합재비, 공기량 및 함수율 등을 PP섬유의 혼입률과 함께 변화시켜 실험을 실시하였다. 실험결과 유동특성은 섬유의 혼입률이 0.05 vol.% 증가함에 따라 약 11%정도 감소하는 것으로 나타났고, 공기량이 10%인 경우는 다량의 AE제 사용에 기인하여 섬유의 혼입률과 상관없이 거의 유사한 유동성을 나타냈다. 강도특성으로는 W/B 15, 25 및 35%일 경우 100, 80 및 60 MPa이상으로써 고강도 범위로 나타났으며, 공기량 변수의 경우는 H-air가 L-air에 비해 약 1/2배 정도로 낮게 나타났다. 폭렬특성으로는 KS F 2257-1에 규정되어 있는 표준가열곡선에 의해 1시간 내화시험을 실시한 결과, W/B는 고강도로 W/B가 낮을수록 심하게 발생하는데, 15%를 제외한 모든 경우에서 전반적으로 PP섬유의 혼입률 0.10 vol.%에서 폭렬이 방지되는 것으로 나타났고, 공기량을 10%로 많이 함유하는 시험체와 완전건조 시킨 시험체는 0.05 vol.% 혼입시에도 폭렬현상이 발생하지 않는 것으로 나타났다.

고강도 콘크리트(HSC)는 화재 시 폭렬현상과 함께 부재가 취성적인 거동을 하게 되는 단점을 지니고 있다. 폭렬현상은 화재 시 100℃이상에서 부재내부의 수분 증발로 인하여 발생한 수증기가 수밀한 콘크리트에 갇혀 발생한다. 따라서 콘크리트 강도가 증가 할수록 수밀성이 높아져 폭렬의 정도가 심해진다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 방안으로는 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)를 혼입하는 방법이 가장 효율적인 것으로 보고 되었다. 본 연구에서는 콘크리트 강도와 PP섬유 함유량을 변수로 하는 기둥 실험체에 대한 내화실험과 잔존강도실험을 수행하여 폭렬현상을 관찰하고 잔존강도를 측정하였다. 그 결과 콘크리트 강도가 60MPa에서 85MPa로 증가할 때 기둥 실험체의 잔존 축 강도는 10%증가하였다. 또한, PP섬유 함유량이 0%에서 0.2%까지 증가 할수록 잔존 축강도비는 68%에서 85%까지 증가하였으나, PP섬유 함유량이 0.2%이상에서는 잔존강도의 증가가 거의 나타나지 않았다.

고강도 콘크리트는 구조적인 장점에도 불구하고 화재 시 폭렬과 함께 취성적인 파괴를 나타내는 단점으로 인하여 내화설계 시 주의하여 사용하여야 한다. 고강도 콘크리트의 폭렬제어를 위하여 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)의 혼입이 가장 효율적인 것으로 여러 연구결과를 통하여 보고 되었으나, 이들은 대부분 콘크리트 공시체를 대상으로 한 내화실험의 결과로서 최적의 PP섬유 혼입량에 대한 부재수준의 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트 기둥의 내화설계를 위한 최적의 PP섬유 혼입량을 제시하기 위하여 콘크리트 강도와 PP섬유의 혼입량을 변수로 하는 기둥부재의 내화실험 및 잔존강도 실험을 수행하였으며, 실험결과 콘크리트 강도가 증가 할수록 기둥 실험체의 잔존 축강도비는 증가하였으며, PP섬유 혼입량을 0%에서 0.2%까지 증가 시킬수록 기둥의 잔존 축강도비가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 최적의 PP섬유 혼입량으로서 0.2%가 적절할 것으로 판단된다.