• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권2호
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• pp.107-120
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• 1995

섬유혼합 보강토는 흙과 섬유의 마찰력에 의해 유발되는 섬유의 인장력을 이용하여 흙의 역학적 특성을 개선시킨 새로운 형태의 보강토이다. 일반적으로 섬유혼한 보강토의 공학적 특성은 흙의 단위 중량, 입자크기, 입도분포와 섬유의 길이, 인장강도, 혼합률 등에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 국내에서 많이 발생하는 건설잔토 종류별로 섬유의 형태, 직경 및 길이, 섬유 혼합률, 시멘트 홉합률, 양생기간 등을 변화시켜가며 섬유혼합 보강토의 다짐특성, 전단특성 및 투수특성 등을 고찰하고, 이를 토대로 섬유혼합 보강토의 공학적 특성에 미치는 섬유 보강 효과를 규명하였다. 또한, 실험에 사용된 흙과 섬유에 대한 최적의 섬유길이와 섬유혼합률의 범위에 대한 평가를 수행하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권6호
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• pp.61-68
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• 2015

본 연구에서는 천연수경성석회(NHL) 모르타르에 바잘트 섬유를 혼합하여 섬유혼합에 따른 강도특성을 연구하고자 하였다. 건식 및 습식 4가지로하여 혼합방법에 따른 물리적 특성발현을 확인하였으며, 압축강도 및 휨강도 등을 고려하여 강도 특성이 최대로 발현되는 혼합방법 한 가지를 선택하였다. 실험결과 물성 발현은 습식혼합보다 건식혼합에서 더 우수하였으며, 건식혼합 중 바인더(NHL)와 섬유를 pre-mixing 한 후 물과 골재를 순차적으로 혼합하여 섬유의 분산력을 높여주는 혼합방법을 선택하였다. 이후 섬유 길이에 따른 물리적 특성 발현성을 확인하였다. 바잘트 섬유 길이에 따른 압축강도 및 휨강도 측정결과, Plain 샘플 대비 섬유 혼합에 따라 압축강도는 감소하는 경향성을 보였으며, 휨강도는 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 섬유를 혼합한 샘플 중에서 섬유길이 6 mm일 때 가장 우수한 강도 특성을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.53-62
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• 2013

NATM공법을 이용한 터널 시공에서 초기에 원지반을 구속시키고 암반과의 일체화를 통해 터널의 안정성을 확보하기 위해 통상 5-20cm 두께의 숏크리트를 시공하며 여기에는 강섬유가 $40kg/m^3$ 정도 포함되도록 설계하고 있다. 숏크리트 내에 혼합된 강섬유는 숏크리트를 뿜어 내는 장비 특성, 혼합비 그리고 현장 암반 상태에 따라 숏크리트 내 강섬유가 골고루 분산될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 본 연구에서는 단면이 $15cm{\times}15cm$이고 길이 55cm인 사각기둥 모양의 시멘트 혼합비가 5% 또는 20%인 공시체를 3cm씩 다섯 층으로 나누어 강섬유를 혼합하지 않거나, 중간층만 혼합하거나, 1, 3, 5층만 혼합하거나, 전층을 혼합한 네 종류의 숏크리트를 모사한 콘크리트 공시체를 제작하였다. 7일 동안 공시체를 대기중 양생한 다음 휨강도시험을 실시하여 층별로 강섬유가 분산되거나 집중될 경우 휨강도와 인성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 시멘트 혼합비가 20%인 경우 강섬유 혼합층이 증가할수록 휨강도는 증가하였으며, 동일한 양의 강섬유가 골고루 분산되지 않고 한 곳으로 집중될 경우 휨강도가 20% 정도 감소하였다. 한편 시멘트 혼합비가 5%로 낮은 경우에는 강섬유 혼합층이 증가할수록 오히려 휨강도는 감소하였다. 시멘트 혼합비에 관계없이 강섬유 혼합층이 증가할수록 인성지수는 점점 증가하는 경향을 보였으며, 강섬유가 중간층으로 집중된 경우보다 골고루 분산된 경우 인성지수는 2-3배 정도 증가하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.27-37
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• 2003

섬유혼합토의 전단강도 및 마찰 특성에 영향을 미치는 요인으로는 혼합되는 흙의 입도분포와 흙입자의 형상 등과 같은 흙의 공학적 특성과 섬유의 형상, 길이, 직경, 인장강도, 탄성계수, 마찰계수, 섬유 혼합률 등과 같은 섬유의 물리적 역학적 특성 그리고 구속응력, 다짐상태 등의 외적 인자 등을 들 수 있다. 본 연구에서는 흙종류, 섬유종류, 섬유혼합률 그리고 다짐도에 따른 섬유혼합토의 마찰특성을 평가하기 위하여 일련의 전단마찰시험 및 인발시험을 수행하였다. 본 연구에서는 공학적으로 그 특성이 다소 불량한 두 가지 종류의 흙시료(통일분류법상 SM 및 ML)에 세 가지 종류의 폴리프로필렌 섬유(망사 38mm, 망사 60mm 및 단사 60mm)를 0.2% 및 0.3%의 혼합률로 혼합한 섬유혼합토를 다짐도 85% 및 95%로 조성하여 실험을 수행하였고, 보강재로는 지오그리드를 사용하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.159-169
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• 2007

취성적인 파괴를 보이는 시멘트 혼합토의 역학적 특성을 개선하기 위하여 단섬유를 사용한 섬유시멘트 혼합토에 관한 연구를 수행하였다. 낙동강 유역에서 채취한 모래, 보통포틀랜드시멘트 그리고 최근 콘크리트와 시멘트 보강재로 많이 사용되고 있는 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 사용하였다. PVA 섬유는 시멘트와 접착성이 매우 우수하며 비중이 1.3으로 물보다 약간 큰 것이 특징이며 시멘트 보강재로 사용되고 있는 일반 PVA 섬유보다는 다소 직경이 큰 0.1mm의 PVA 섬유를 사용하였다. 깨끗한 낙동강 모래에 시멘트와 섬유를 최적함수비로 잘 섞은 후 5층으로 나누어 층당 55회 다짐하여 공시체를 만든 후 7일간 양생시켰다. 모든 공시체의 시멘트 혼합율은 4%로 동일하지만 섬유의 혼합위치를 다르게 시료를 제작하여 일축압축시험을 실시하였다. 강도시험에서 섬유의 보강 형태와 위치에 따른 일축압축강도의 특성을 비교하였으며, 동일한 양의 섬유가 균일하게 보강된 경우의 일축압축강도가 그렇지 않은 경우보다 약 2배 증가하였다. 층당 섬유 혼합율이 동일할 경우 섬유 보강율이 증가함에 따라 일축압축강도도 증가하였으며, 전층이 보강되었을 때의 일축압축강도는 중간층만 보강된 경우보다 1.5배 이상 강도가 증가하였다. 섬유-시멘트 혼합토 거동에서 섬유의 혼합율과 섬유가 골고루 잘 분산되도록 하는 방법 또는 분산이 용이한 섬유를 선택하는 것이 중요하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.111-117
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• 1999

섬유강화 복합재료의 섬유와 수지까지 세부적으로 모델링이 가능한 Direct Numerical Simulation을 통해서 Boron/Aluminum 섬유강화 복합재료의 탄성계수들을 구해 보았다. 수치실험에서는 복합재료를 직교이방성 물질로 가정하였고, 특정 체적에 대한 평균치를 이용해서 물성치를 구하였으며, 혼합법칙에 의해서 구한 값 및 대표체적요소(Representative Volume Element)를 사용해서 구한 값들과 비교하였다. 혼합법칙의 경우, 섬유방향 인장계수(E₁)을 제외한 나머지 물성치들에 대해서는 상당한 차이를 나타내며, 이는 혼합법칙 유도과정에서 가정한 기본가정들이 적절하지 않기 때문이라는 것을 수치실험(Numerical Experiment)을 통해 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.39-47
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• 2005

최근 들어 섬유혼합토가 도로 및 철도의 성토노반, 기층재료로 활용되기 시작하여 섬유혼합토의 변형특성에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 공진주시험을 통하여 섬유혼합토의 거동특성과 보강효과를 평가하였다. 여러 가지 입도의 사질토에 폴리프로필렌(polypropylene) 재질의 단섬유(staple fiber)를 중량비 0.3%로 혼합하여 시료를 성형하였다. 섬유혼합토의 최대전단변형계수는 양입도일수록 증가해, 비혼합토에 비해 최대 30%까지 증가하였다. 양입도의 전단변형계수는 빈입도보다 모든 전단변형률 범위에서 구속압에 관계없이 더 커, 양입도일수록 보강효과가 좋은 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.189-197
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• 2003

본 논문은 공진주시험과 삼축압축시험을 이용하여 소변형률(0.0001%~l%) 범위에서 섬유혼합토의 변형 특성을 규명하였으며, 최대전단탄성계수를 잣대로 보강효과를 평가하였다. 또한 단섬유의 직경에 대한 길이의 비(형상비), 흙의 중량에 대한 섬유 중량의 섬유혼합비, 단섬유의 종류에 따른 보강효과를 비교 검토하였다. 시료는 주문진 표준사에 폴리프로필렌 재질의 단섬유를 무작위로 배합하여 사용하였다. 섬유혼합토의 최대전단탄성계수는 비혼합토에 비해 최대 30%까지 증가하였고, 비선형 영역에서의 전단탄성계수 감소량도 억제되었다. 형상비가 증가할수록 최대전단 탄성계수는 증가하고, 단사에 비해 망사의 보강 효과가 큰 것으로 나타났다. 섬유혼합비는 0.3 % 부근에서 보강효과가 가장 커, 최적인 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.968-976
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• 2004

본 논문에서는 여러 가지 입도의 사질토에 폴리프로필렌(polypropylene) 재질의 단섬유(staple fiber)를 중량비 0.3%로 혼합한 섬유혼합도의 거동특성과 보강효과를 평가하였다. 곡류계수는 일정하게 유지하고 균등계수를 변화시켜 성형한 공사체에 공진주시험을 수행하였다. 섬유혼합토의 최대전단탄성계수는 비혼합토에 비해 최대 30%까지 증가하였고, 비선형 영역에서의 전단탄성계수 감소량도 억제되었다. 섬유혼합토의 정규화 전단탄성계수 감소곡선이 Seed와 Idriss의 대표곡선 상한값 쪽으로 이동해, 비혼합토보다 얇은 밴드로 분포하여 섬유의 혼합이 흙의 강성 증가에 효과적임을 증명되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.48-59
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• 2021

본 연구에서는 다른 재료특성을 갖는 강섬유 또는 탄소섬유만을 사용한 단일 섬유보강 모르타르(fiber-reinforced mortar, FRM)와 강 및 탄소 섬유를 혼합사용한 하이브리드 FRM의 압축·휨성능을 조사하기 위해 실험을 수행하였다. 모르타르 시편은 총 섬유혼입률 1.0%에서 부피에 의한 1+0%, 0.75+0.25%, 0.5+0.5%, 0.25+0.75% 및 0+1%의 혼합비율로 강섬유와 탄소섬유를 혼입하였다. 이들의 역학적 성능을 재령 28일에서 섬유가 없는 플레인 모르타르와 비교, 검토하였다. 모르타르의 실험결과는 강섬유 0.75% + 탄소섬유 0.25%를 혼합사용한 하이브리드 FRM가 가장 높은 압축강도와 휨강도를 나타내, 하이브리드 FRM의 시너지 보강효과를 확인할 수 있었다. 반면, 강섬유 0.5% + 탄소섬유 0.5%를 혼합사용한 하이브리드 FRM의 경우 가장 높은 휨인성을 얻었으며, 본 실험결과를 토대로 강도와 휨인성을 동시에 개선하기 위한 하이브리드 FRM의 최적의 섬유 혼합비율을 제시하였다. 게다가, FRM 시편의 이미지 분석을 위해 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통해 파단면을 관찰하였다. 이들 결과는 시멘트 매트릭스 내에서 하이브리드 보강섬유의 이미지 분석을 하는 데 큰 도움이 되었다.