The ductile-brittle transition behavior of two austenitic Fe-18Cr-10Mn-N-C alloys with different grain sizes was investigated in this study. The alloys exhibited a ductile-brittle transition behavior because of an unusual brittle fracture at low temperatures unlike conventional austenitic alloys. The alloy specimens with a smaller grain size had a higher yield and tensile strengths than those with a larger grain size due to grain refinement strengthening. However, a decrease in the grain size deteriorated the low-temperature toughness by increasing the ductile-brittle transition temperature because nitrogen or carbon could enhance the effectiveness of the grain boundaries to overcome the thermal energy. It could be explained by the temperature dependence of the yield stress based on low-temperature tensile tests. In order to improve both the strength and toughness of austenitic Fe-Cr-Mn-N-C alloys with different chemical compositions and grain sizes, more systematic studies are required to understand the effect of the grain size on the mechanical properties in relation to the temperature sensitivity of yield and fracture stresses.

The effect of interstitial elements on the ductile-brittle transition behavior of austenitic Fe-18Cr-10Mn-2Ni alloys with different nitrogen and carbon contents was investigated in this study. All the alloys exhibited ductile-brittle transition behavior because of unusual low-temperature brittle fracture, even though they have a faced-centered cubic structure. With the same interstitial content, the combined addition of nitrogen and carbon, compared to the sole addition of nitrogen, improved the low-temperature toughness and thus decreased the ductile-brittle transition temperature (DBTT) because this combined addition effectively enhances the metallic component of the interatomic bonds and is accompanied by good plasticity and toughness due to the increased free electron concentration. The increase in carbon content or of the carbon-to-nitrogen ratio, however, could increase the DBTT since either of these causes the occurrence of intergranular fracture that lead to the deterioration of the toughness at low temperatures. The secondary ion mass spectroscopy analysis results for the observation of carbon and nitrogen distributions confirms that the carbon and nitrogen atoms were significantly segregated to the austenite grain boundaries and then caused grain boundary embrittlement. In order to successfully develop austenitic Fe-Cr-Mn alloys for low-temperature application, therefore, more systematic study is required to determine the optimum content and ratio of carbon and nitrogen in terms of free electron concentration and grain boundary embrittlement.

The influence of Cu and Ni on the ductile-brittle transition behavior of metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloys with N contents below 0.5 wt.% was investigated in terms of austenite stability and microstructure. All the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloys exhibited a ductile-brittle transition behavior by unusual low-temperature brittle fracture, irrespective of Cu and/or Ni addition, and deformation-induced martensitic transformation occasionally occurred during Charpy impact testing at lower temperatures due to reduced austenite stability resulting from insufficient N content. The formation of deformation-induced martensite substantially increased the ductile-brittle transition temperature(DBTT) by deteriorating low-temperature toughness because the martensite was more brittle than the parent austenite phase beyond the energy absorbed during transformation, and its volume fraction was too small. On the other hand, the Cu addition to the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloy increased DBTT because the presence of δ-ferrite had a negative effect on low-temperature toughness. However, the combined addition of Cu and Ni to the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloy decreased DBTT, compared to the sole addtion of Ni or Cu. This could be explained by the fact that the combined addition of Cu and Ni largely enhanced austenite stability, and suppressed the formation of deformation-induced martensite and δ-ferrite in conjunction with the beneficial effect of Cu which may increase stacking fault energy, so that it allows cross-slip to occur and thus reduces the planarity of the deformation mechanism.

본 연구에서는 패류 껍질의 경계조건을 모사한 고연성 시멘트 복합재료의 휨 성능을 평가하였다. 패류 껍질층 경계면 구조를 모방 하여 프리캐스트 형식으로 제조된 패널 사이를 후 타설 HDCC로 충전한 실험체와 PE-mesh를 HDCC층의 경계면에 배치한 실험체 등 2가지 경계면 특성을 고려하여 제작한 4종류 실험체의 휨 성능을 평가하였다. 패류 껍질의 경계조건을 모사한 고연성 시멘트 복합재료의 휨 성능 평가 결과 일반적인 휨 시험체 대비 층상화 단면을 적용한 모든 실험체의 연성이 증가하였다. 특히 PE-mesh를 삽입하여 층상화한 방법이 가장 우수한 연성을 나타내는 것을 확인하였다. 이는 삽입된 PE-mesh가 층을 분리하는 경계면 역할을 하고, PE-mesh 체눈 내의 각주형 HDCC는 층과 층 사이의 부착을 견고히 하는 역할을 하였기 때문이라고 사료된다.

이 연구에서는 고인성 섬유보강 콘크리트의 직접인장거동으로부터 부재단면에 대한 적층단면해석기법을 통해 휨인장거동을 예측해 보고자 하였다. 고인성 섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동에 대한 기존의 실험결과를 토대로 압축 및 인장 거동 모델을 구성하였으며, 일반적인 콘크리트 휨시험의 경우를 대상으로 하중-처짐 관계를 도출하였다. 그 결과, 동일한 압축강도의 일반콘크리트와 비교했을 때 4배의 휨인장강도를 보이고 최대하중에서의 처짐도 2mm에 도달하는 것을 예측할 수 있었다.

이 연구에서는 PE 섬유를 사용한 고연성 시멘트 복합체에 대해 최대입경 4.75 mm의 일반모래(강모래)를 규사와 서로 다른 비율로 혼합하여 사용하였을 때, 그에 따른 고연성 시멘트 복합체의 인장거동 변화를 실험을 통해 살펴보고자 하였다. 유동성 평가 실험에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 압축강도는 평균압축강도에는 큰 차이가 없었으나, 편차의 크기가 강모래 치환 율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 일축인장시험 결과에서는 강모래 치환율에 따른 인장강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으 며, 인장변형률 성능에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 향상되는 결과를 나타내었다. 강모래 치환율이 증가함에 따라 다중균열의 분포밀 도가 증가하면서 인장변형률 성능의 향상된 것으로 보인다. 한편, 인장변형률 성능의 편차는 압축강도에서와 마찬가지로 강모래 치환율이 증 가함에 따라 커지는 양상을 나타내었다. 이 연구를 통해 규사 대신 일반모래를 사용한 경우에도 고연성 시멘트 복합체의 인장거동의 변동성은 증가하지만, 규사를 사용한 고연성 시멘트 복합체와 비교할 때 등가 이상의 인장성능을 나타낼 수 있음을 확인하였다.

This study was aimed to investigate the tensile behaviors of PE fiber-reinforced highly ductile cementitious composites with different combinations of micro silica sand and normal sand with maximum particle size of 4.75mm. This study presented the feasibility of using normal sand instead of micro silica sand for highly ductile cementitious composites with equivalent or better uniaxial tensile performance.

초고성능 콘크리트와 고연성 무시멘트 복합재료는 높은 압축강도 및 높은 연성 등 재료의 우수한 성능으로 인하여 유망한 건설재 료로 분류되고 있다. 이 연구의 목적은 초고성능 콘크리트와 고연성 무시멘트 복합재료의 압축강도와 인장거동에 대하여 실험적으로 조사하 여 성능을 비교하는 것이다. 이를 위하여 밀도, 압축강도, 일축인장실험 등 일련의 실험을 수행하였다. 실험결과 알칼리 활성 슬래그 기반 고연 성 무시멘트 복합재료의 압축강도와 인장강도는 초고성능 콘크리트의 압축강도와 인장강도에 비하여 낮게 나타났지만, 인장하중 하에서 알칼 리 활성 슬래그 기반 고연성 무시멘트 복합재료의 인장변형성능 및 인성은 초고성능 콘크리트의 인장변형성능 및 인성에 비하여 높은 것으로 나타났다. 또한 알칼리 활성 슬래그 기반 무시멘트 페이스트에 폴리에틸렌섬유를 보강하여 7.89 %에 달하는 높은 인장변형성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

This study was aimed to investigate the effect of aggregate size on the tensile behavior of highly ductile fiber-reinforced cementitious composites. Partial applying 5.6mm coarse aggregate instead of micro silica sand was considered. It was revealed that the fiber-reinforced cementitous composites with 5.6 mm coarse aggregate as well as micro silica sand still showed enough tensile strain capacity more than 5% and limited crack width less than 150 ㎛.

This study was aimed to investigate the effect of aggregate size on the tensile behavior of highly ductile fiber-reinforced cementitious composites. Partial applying 5.6mm coarse aggregate instead of micro silica sand was considered. It was revealed that the fiber-reinforced cementitous composites with 5.6 mm coarse aggregate as well as micro silica sand still showed enough tensile strain capacity more than 5% and limited crack width less than 150 ㎛.

This study was aimed to investigate the effect of aggregate size on the tensile behavior of highly ductile fiber-reinforced cementitious composites. Partial applying 5.6mm coarse aggregate instead of micro silica sand was considered. It was revealed that the fiber-reinforced cementitous composites with 5.6 mm coarse aggregate as well as micro silica sand still showed enough tensile strain capacity more than 5% and limited crack width less than 150 ㎛.

이 연구에서는 고연성과 낮은 탄성계수를 갖는 PET 섬유로 보강한 철근콘크리트 보의 부착특성과 휨거동을 각각 부착실험 및 휨실 험을 통하여 규명하고자 하였다. 부착실험은 CSA S806에 따라 수행하였고, 실험변수는 섬유 종류와 보강량(CF 및 GF 시트 각 1겹, PET 시트 10겹)이었다. 총 8개의 보 실험에서 주요 실험변수는 단면의 연성비(μ = 3.4, 7.0), 보강섬유 종류(CF, GF, PET) 및 보강량이었다. 보 단면의 모 멘트-곡율 해석을 병행하였다. 부착실험의 결과, CF, GF 시트 1겹 보강에서 유효 부착길이는 각각 120, 60 mm 이었고 최대부착응력은 각각 3.25, 2.99 MPa 이었다. PET 10겹 보강에서 유효 부착길이는 60 mm, 최대 및 평균 부착응력은 각각 2.30, 2.10 MPa 이었다. 또한 최대 강도 시 CF, GF, PET의 변형율은 각각 0.36%, 0.49%, 6.29% 였으며 CF, GF 부착실험체는 계면에서 시트가 최종적으로 탈락하였지만 PET 부착 실험 체에서 박리현상은 나타나지 않았다. 휨실험의 결과, PET 10, 20, 30겹으로 보강한 RC 보의 휨강도, 휨강성이 모두 무보강 보에 비해 증가하였 고, 연성적인 휨파괴 양상을 보였으나 PET 30겹의 경우 20겹에 비하여 연성이 감소하였다. 모멘트-곡율 해석의 결과, PET 보강 보에서 접착제 의 물성을 해석에 포함시키면 해석의 정확도가 향상하였다. 한편 PET 의 내구성에 대해서는 보고된 문헌이 없어서 현재 연구 진행 중이다.

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.

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.