• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.86-95
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• 2019

탄소섬유는 경량이면서 높은 기계적 특성 때문에 우주항공, 선박, 자동차, 토목 및 건축과 같은 산업분야에서 그 어느 때 보다 더 광범위하게 적용되고 있다. 본 연구는 섬유혼입률 및 섬유길이 변화에 따른 탄소섬유 보강시멘트 복합재료( CFRC)의 역학적 특성과 휨 거동을 분석하였으며, 또한 자연 낙하시험에 의한 모르타르 시편에 대한 내충격성을 비교, 검토하였다. 더불어, 탄소섬유(CF)의 혼입률은 0.5%, 1.0%, 2.0% 및 3.0%로 변화를 주었으며, 각각의 섬유길이는 6 mm와 12 mm를 사용 하였다. 실험결과, 플로우 값은 탄소섬유의 뭉침현상으로 인해 유동성 측면에서 매우 불리하였으며, 단위용적질량은 다소 감소하였다. 특히, 압축강도는 탄소섬유 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타내었다. 반면 휨 강도는 섬유 길이가 12 mm이고 2% 혼입한 것이 가장 높은 휨 강도를 보였다. 내충격성 시험결과, 보통 모르타르 시편은 완전파괴까지의 낙하횟수가 2~3회 정도 걸리지만 반면 CFRC 시편은 섬유혼입량이 증가함에 따라 다소 차이가 있지만, 섬유길이가 12 mm이고 섬유혼입량 2% 인 경우 충격에 대한 저항성이 가장 높았다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권2호
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• pp.171-180
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• 1993

본 논문에서는 강섬유를 혼입한 철근콘크리트 부재의 전단거동에 관한 실험 및 이론적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 강섬유가 혼입된 구조부재를 제작하여 실험을 수행하여 강섬유의 전단보강 효과를 규명하였으며, 부재의 연성, 극한전단강도 및 초기균열 전단강도 등을 모두 만족하는 최적의 강섬유 혼입량 및 전단 철근 배근량을 제안하였다. 본 실험으로부터 강섬유의 혼입으로 인하여 연성의 증가뿐 아니라, 초기균열강도는 크게 향상되었으며, 극한전단강도 역시 만족할만큼 증가함을 알수 있었다. 위의 실험결과로부터 강섬유 혼입량(체적비)1%, 시방서에서 규정하는 전단철근 필요량의 75%가 가장 만족스러운 조합임을 알 수 있었다. 본 논문에서는 강섬유가 혼입된 철근 콘크리트부재가 극한 전단강도 예측기법이 제시되었으며, 앞으로 강섬유 콘크리트는 연성을 필요로 한는 내진구조물등에 효율적으로 이용될 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.19-29
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• 2017

시멘트-점토-모래 혼합토의 휨성능 개선을 위하여 합성섬유를 이용해서 보강한 섬유보강토에 대한 휨성능 시험을 실시하였다. 시멘트, 모래, 그리고 섬유가 혼합토의 휨성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 시멘트량(15%, 20%, 25%), 모래함량(0%, 10%, 20%), 섬유의 종류(PP, PVA)와 길이(6mm, 12mm), 섬유혼입량(0.5%, 1.0%, 1.5%)을 조합하여 시험편을 제작하였다. 본 연구의 결과 시멘트 개량토를 섬유를 이용해서 보강하면 휨강도와 휨인성이 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 휨성능 시험 결과에 대한 다중선형회귀분석 결과 시멘트량과 모래함량은 휨강도에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났고, 반면에 섬유혼입량은 균열발생 후의 거동에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.697-704
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• 2017

고성능 섬유보강 시멘트 복합체(High-Performance Fiber-Reinforced Cement Composites, HPFRCC)는 내구성 및 연성이 우수할 뿐만 아니라, 강도발현이 뛰어나 구조부재 적용 시 단면을 상당히 감소시켜 자중을 줄일 수 있는 재료로 관심을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 HPFRCC에 사용 가능한 다양한 강섬유 종류 및 강섬유의 특성에 따라 휨 실험을 수행하였으며, 휨 성능 분석을 통해 효율적인 섬유보강 방법을 모색하여 경제성을 향상시키고자 하였다. 따라서 보다 효율적인 섬유보강 방법을 찾기 위해 기존길이 13 mm 보다 긴 강섬유를 소성 변형시킨 갈고리형 강섬유, 비틀림 강섬유를 사용하여 섬유의 모양(shape), 형상비(aspect ratio) 혼입율에 대한 휨 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 실험결과 HPFRCC에 일자형태를 가지는 길이 19.5 mm의 강섬유를 1.5%만큼 혼입할 경우 기존에 많이 사용되고 있는 길이 13 mm의 일자형 강섬유를 2.0% 혼입하였을 때 보다 뛰어난 휨 성능을 나타내었다. 따라서 섬유량을 줄여줄 수 있기 때문에 보다 경제성이 우수한 강섬유 보강 HPFRCC를 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.557-560
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• 2008

최근 선진 외국에서는 단섬유를 보강재로 사용함으로써 콘크리트의 역학적 성질을 증가시키고 콘크리트의 소성 및 건조수축으로 인한 균열을 저감시키고자 적극적으로 사용되어지고 있으며, 국내에서도 그 사용이 점차 증대되고 있는 실정이다. 그러나 섬유보강 콘크리트의 경우 많은 장점이 있지만, 섬유의 종류, 형태 및 혼입률에 따라 콘크리트의 공기량, 슬럼프, 분산성, 균열저감 및 역학적 성능 증진 효과에 큰 차이가 있으므로 그 용도에 따라 섬유 소재의 장점은 살리고, 단점은 보완하여 고기능성 복합재료로 발전시켜야 한다. 또한, 염해에 관한 콘크리트 구조물의 내구수명을 예측하기 위하여 콘크리트의 염소이온 확산계수는 매우 중요한 인자이며, 이는 콘크리트의 종류에 따라 많은 차이가 발생하므로 이에 따라 콘크리트 구조물의 내구수명이 크게 달라질 수 있다. 본 연구에서는 OPC를 사용한 보통강도 콘크리트 및 이에 나일론섬유 길이 13mm, 20mm를 각각 혼입한 3종류 콘크리트의 염소이온 침투 저항성을 평가하기 위하여 NT Build 492 시험법인 전위차를 이용한 전기화학적 촉진시험을 수행하였다. 시험 결과, 콘크리트의 확산계수는 3종류 콘크리트 모두 $2.02{\sim}2.11E-11m^2/sec$범위로서, 나일론섬유를 콘크리트에 보강했을 때 콘크리트의 염소이온 확산계수에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권6호
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• pp.151-161
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• 1996

토목 및 건축재료로써 폴리프로필렌 섬유보강 모르터 및 콘크리트의 사용은 미국, 영국 등지에서 개발되기 시작하여 많은 연구가 진행되어 왔는데, 경제적 이점, 화학적인 안정성과 우수한 내구성으로 인해 국내에서도 그 사용이 점차 증대되고 있는 실정이다. 이러한 폴리프로필렌 섬유의 사용은 모르터 및 콘크리트가 건조나 온도에 의해 수축될 때 , 구속에 의해 발행하는 인장응력 및 균열을 제어하고, 인성의 증가와 충격, 마모, 피로에 대한 저항성을 증대시키며, 콘크리트의 내구성을 증대시키는 등의 장점을 가지는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 이러한 폴리프로필렌 섬유보강 모르터 및 콘크리트의 재료적 특성인 유동성, 압축강도, 인장강도, 휨인성뿐만 아니라 균열제어특성, 건조수측특성을 실험을 통하여 규명하고자 하였다. 본 연구 결과. 폴리프로필렌섬유의 혼입으로 인성이 증가되고 건조수축균열 및 건조수축량이 제어되고 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 앞으로 건조수축균열제어와 인성증가를 위한 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트의 활용 및 설계에 기초자료를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.387-394
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• 2016

본 연구에서는 바잘트 섬유보강 콘크리트의 개발을 위한 일환의 기초적 연구로서, 바잘트 섬유 혼합에 따른 기초 품질 특성을 모르타르 수준에서 평가하였다. 실험에 사용된 모르타르 배합은 시멘트만을 사용한 배합과 플라이애시를 50% 혼합한 하이볼륨 플라이애시 배합을 사용하였으며, 비교하여 평가하였다. 실험결과, 플라이애시를 50% 혼합한 하이볼륨 플라이애시 모르타르는 시멘트만 사용한 모르타르보다 섬유 분산성을 향상시키는 효과가 있는 것으로 나타났으며, 섬유 뭉침현상이 상당히 감소되는 것으로 나타났다. 또한 플라이 애시를 50% 이상 다량 사용할 경우, 압축강도는 약 30%의 감소하는 것으로 나타났으며, 바잘트 섬유의 섬유 길이 및 혼합량은 역학적 특성보다 유동 특성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.617-624
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• 2010

SHCC(strain hardening cement composite)의 구성요소 중 섬유는 상당히 중요하며 가교작용에 의해 시멘트 복합체의 파괴양상을 조절 할 수 있고, 섬유의 인장강도, 탄성계수, 형상비와 같은 섬유의 특성은 SHCC 구조물에서의 파괴 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 콘크리트의 경우 수축에 따른 균열과 인장강도가 작게 나타나는 대표적인 단점을 가지고 있다. 또한 구조물에서 수축에 따른 균열은 피할 수 없게 되는 간과해서는 안되는 요소로, 팽창재를 사용함에 따라 초기수축균열을 줄여줄 수 있다. 따라서 이 논문에서는 팽창재를 사용한 SHCC의 변형 및 거동에 따른 성능을 평가하기 위하여 수축, 압축, 휨 및 인장 실험을 계획하였으며, 물바인더비 30%, 팽창재 대체량은 8~14%, 섬유의 혼입량은 1.5%를 사용하여 실험체를 계획 하였다. 또한 팽창재와 섬유 사용에 따른 영향을 평가하기 위하여 팽창재를 0, 10% 치환한 Mor 실험체를 계획 하였다. 팽창재를 사용함에 따라 발생한 SHCC의 팽창은 섬유에 의해 억제 되었으며, 팽창재를 사용함에 따라 전반적으로 성능이 향상되었으며, 팽창재를 10% 혼입한 실험체의 경우 가장 적절한 팽창량을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제30권1호
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• pp.19-29
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• 1976

습식(濕式) 경질섬유판(硬質纖維板) 제조(製造)를 위(爲)한 보강용(補强用) 사이징제(劑)로서 실험실(實驗室) 제조(製造) 석탄산수지(石炭酸樹脂), 요소수지(尿素樹脂)(음(陰)이온 형(型), 양(陽)이온 형(型)), 요소(尿素) 메라민 공축합수지(共縮合樹脂)와 일본(日本) M사(社)의 변성(變性)메라민수지(樹脂)(P-6100)와 변성(變性) 양(陽)이온형(型) 요소수지(尿素樹脂)(P-1500)등을 사용(使用)하여 섬유판(纖維板) 재질(材質)에 미치는 영향(影響)을 검토(檢討)하였다. 공시재(供試材)는 라왕(20%)+소나무(80%)로 사용(使用)하였고 침착제(沈着劑)는 황산알미늄을 사용(使用)하였으며 열압조건(熱壓條件)은 전기가열(電氣加熱) 푸레스로 $180^{\circ}C$, $50-6-50kg/cm^2$, 시간(時間)은 1-2-7분(分)으로 S-1-S 경질섬유판(硬質纖維板)을 제조(製造)하여 일주일 기건(氣乾)시킨 후(後) 그 성질(性質)을 조사(調査)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 섬유판(纖維板)의 비중(比重)은 각(各) 보강제(補强劑)의 처리량(處理量)에 따른 비중(比重)의 차(差)는 없으나 보강제(補强劑) 간(間)에는 고도(高度)의 유의차(有意差)가 있어 변성(變性)메라민수지(樹脂)가 제일 높고 양(陽)이온형(型), 음(陰)이온형(型) 및 요소(尿素) 메라민 공축합수지(共縮合樹脂)가 중간(中間)이며 석탄산수지(石炭酸樹脂)가 제일 낮았다. 2. 섬유판(纖維板)의 함수율(含水率)은 보강제(補强劑) 간(間)의 차(差)와 보강제(補强劑) 처리량(處理量)에 따른 함수율(含水率)의 차(差)가 전부(全部) 유의성(有意性)이 있었으며 전체적(全體的)으로 처리량(處理量)이 증가(增加)할 수록 함수율(含水率)은 떨어지나 2%와 3% 처리(處理) 간(間)의 함수율(含水率) 차(差)는 없었다. 3. 섬유판(纖維板)의 흡수율(吸水率)은 보강제(補强劑) 간(間) 및 파라핀 왁스유탁액(乳濁液) 처리량(處理量) 간(間) 모두 다 유의차(有意差)를 보이고 있다. 파라핀 왁스유탁액(乳濁液) 처리량(處理量)을 늘일수록 흡수율(吸水率)은 떨어져 내수성(耐水性)이 증가(增加)함을 보이고 있으며 P-6100 및 P-1500은 무처리(無處理)에도 표준규격(標準規格)을 만족시켜 주며 음(陰)이온형(型) 요소수지(尿素樹脂), 양(陽)이온형(型) 요소수지(尿素樹脂), 요소(尿素) 메라민 공축합수지(共縮合樹脂)의 산(酸)콜로이드는 내수제(耐水劑)를 1% 요구하고 석탄산수지(石炭酸樹脂)는 2%에 합격(合格)되고 있었다. 4. 섬유판(纖維板)의 곡강도(曲强度)는 보강제(補强劑) 간(間) 및 보강제(補强劑) 처리량(處理量) 간(間)에 모두 유의차(有意差)가 있으며 처리량(處理量)이 증가(增加)할 수록 곡강도(曲强度)는 증가(增加)하였다. P-6100이 가장 곡강도(曲强度)가 높고 P-1500, 양(陽)이온형(型) 및 음(陰)이온형(型) 요소수지(尿素樹脂), 요소(尿素) 메라민 공축합수지(共縮合樹脂)의 산(酸)콜로이드등(等)이 중간(中間)이며, 석탄산수지(石炭酸樹脂)가 곡강도(曲强度)는 제일 낮았다. 5. 섬유판(纖維板)의 품질(品質)과 경제적(經濟的)인 면(面)을 고려한다면 석탄산수지(石炭酸樹指)의 대체(代替)로서 산(酸)콜로이드 방법(方法)에 의한 요소(尿素) 메라민 공축합수지(共縮合樹脂)와 양(陽)이온형(型) 요소수지(尿素樹脂)를 사용(使用)하는 것이 가장 바람직하며 이들 변성수지(變性樹脂)에 대(對)한 개선(改善) 연구(硏究)가 계속 필요(必要)하다 하겠다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.234-245
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• 2003

대부분의 콘크리트 교량 구조물은 과도한 교통량과 구조물의 사용수명의 도래로 손상된다. 콘크리트의 손상은 철근의 부식과 콘크리트와 철근의 분리로 인하여 성능저하 촉진의 원인이 된다. 손상된 콘크리트 구조물의 빠른 복원은 콘크리트 구조 체계에서 콘크리트 성능저하의 심화를 막기 위하여 매우 중요하게 되었다. 최근 섬유시트는 고인장강도, 내구성, 부식저항성, 경량성, 제작편리성, 비용절감, 균열 제어, 두께 대비 고강도, 사용성 등의 많은 장점이 원인이 되어 손상된 콘크리트 구조물의 보강에 널리 사용되고 있다. 그러나 섬유시트 보강에 따른 공칭휨모멘트 성능을 예측하는 방법에 대한 해석과정의 결여로 구조물의 보강 과정에서 효과적인 인자의 결정이 어렵게 된다. 본 연구에서는 T형 철근콘크리트보의 보강을 위해 부재의 밑면에 부착된 섬유시트가 휨 강도에 미치게 되는 영향이 연구된다. 또한 밑면섬유시트의 박리 방지를 위해 감싸는 섬유시트의 옆면부분에 의한 부수적인 휨 보강 효과가 이론적으로 조사된다. 제안한 접근방법을 입증하기 위하여 해석 결과가 참고된 다른 실험연구의 결과와 비교된다. 예측된 결과와 실험결과는 잘 일치하였다.