CSA 팽창재를 혼입한 강섬유 보강 콘크리트의 역학적 성능 및 균열 저항성능 평가

Evaluation of Mechanical Properties and Crack Resistant Performance in Concrete with Steel Fiber Reinforcement and CSA Expansive Admixture

콘크리트의 취성파괴를 방지하기 위해 강섬유 보강재는 효과적인 복합재료이다. 그러나 시멘트 사용량이 많아지면 건조수축이 증가하고 이로 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 특성을 분석하였다. 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.

In order to prevent brittle failure of concrete, steel fiber reinforcement is effective composite material. However ductility of steel fiber reinforced concrete may be limited due to shrinkage caused by large content of cement binder. Chemical prestressing for steel fiber reinforcement in cement matrix can be induced through expansive admixture and this can increase reinforcing effect of steel fiber. In this study, mechanical performances in concrete with CSA (Calcium sulfoaluminate) expansive admixture and steel fiber reinforcement are evaluated. For this work, steel fiber reinforcement of 1 and 2% of volume ratio and CSA expansive admixture of 10% weight ratio of cement are added in concrete. Mechanical and fracture properties are evaluated in concrete with steel fiber reinforcement and CSA expansive admixture. CSA concrete with steel fiber reinforcement shows increase in tensile strength, initial cracking load, and ductility performance like enlarged fracture energy after cracking. With appropriate using expansive admixture and optimum ratio of steel fiber reinforcement, their interactive action can effectively improve brittle behavior in concrete.