Abstract
Steel Fiber reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) has been widely used in a number of structures, such as ordinary civil infrastructures, sky scrapers, nuclear power plants, hospitals, dams, channels and etc. Thanks to its short and discrete reinforcing fibers, its performance, including tensile strength, ductility, toughness and flexural strength gets much better in comparison with ordinary self-compacting concrete (SCC) without any reinforcing fibers. Despite all these aforementioned advantages of SFRSCC, its performance highly depends on fiber's orientation. In case of short discrete fibers, the orientation of fibers is completely random and cannot be controlled during pumping process. If fibers distribution inside hardened state concrete are randomly distributed, it leads to less resistance potential of concrete element, especially in terms of flexural and tensile strength. The maximum expected strength may not be achieved. Therefore, fiber alignment has been considered as one of the important factors in SFRSCC. To address this issue, this study investigates the effects of concrete matrix's density and inlet velocity on fiber alignment during the pumping process using a finite element method.
강섬유 보강 자기충전 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete, SFRSCC)는 사회기반 시설이나 초고층 빌딩, 원자력 발전 시설, 병원, 댐, 수로 등 전반적으로 널리 사용되어지고 있는 재료이다. SFRSCC는 짧고, 개별적인 보강 섬유로 인해 일반적인 자기충전 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC) 보다 인장 강도, 연성, 휨 강성 등에서 뛰어난 성능을 보인다. 하지만 SFRSCC의 이러한 성능은 섬유의 방향성에 의해 크게 좌우되는 경향이 있다. 짧고 개별적인 섬유들은 타설 과정에서 섬유의 방향성을 컨트롤 할 수 없기 때문에 무분별하게 콘크리트 내에 위치하게 된다. 섬유의 방향이 제어되지 않은 상태에서 콘크리트의 경화가 진행될 경우 휨 강성과 인장 강도의 저하를 야기하고, 이는 예상 강도 미달의 원인이 될 수 있기 때문에 SFRSCC를 사용할 때 섬유의 정렬은 중요한 요소가 된다. 따라서 본 연구에서는 유한 요소법을 사용하여 타설 공정 중 콘크리트 매트리스의 점도 및 입구 속도가 섬유 방향에 미치는 영향에 대해 분석하였다.
