최근 내진부재 및 기존 구조물의 내진보강요소의 손상제어(Damage tolerance)성능을 충족할 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-hardening cement composites, SHCC)의 개발 및 활용 연구가 진행 중이며, 하이브리드화에 따른 경제성 및 성능향상 가능성도 보고되고 있다. 그러나 이러한 우수한 성능을 갖는 SHCC 재료가 실구조물의 보수/보강재 및 내진보강부재에 적용되기 위해서는 우수한 인장성능 발현뿐만 아니라, 보강섬유의 단가를 고려한 경제적 효과(Economical efficiency) 및 시공성 (Workability)이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도 탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교 분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.
Cladding that finishes the exterior of a building could enhance the value of the building, and shape control is an important factor. With the recent development of 3D printing, cementitious claddings were printed by 3D printer in China, U.S.A and elsewhere. On the other hand, the structural safety of the exterior panel should be examined, as casualties occur when the exterior panel fails due to typhoon or impact. Cement-based cladding is reinforced by wire mesh to improve safety. Introducing 3D printing composite system with polymer and cement, makes it possible to produce claddings fast and accurate. Prior to the development of 3D printing cementitious cladding, the major parameters influencing the optimal shape were identified based on structural performance. The wind load, joint, and bond behavior between polymer and cement were considered. Polymer laminate shape, order, and thickness were variables, and finite element analysis was performed.
A type of one-way concrete composite slabs made by strain hardening cementitious composites (SHCC) deck combined with high tensile reinforcements was developed and evaluated by four-point slab bending test. The SHCC material was considered to have an high-ductile and strain hardening behavior in tension after cracking. From experimental comparisons with conventional reinforced concrete slab, the proposed SHCC and high tensile reinforced concrete composite slab showed more improved responses both in service and ultimate load capacities as well as in control of crack width and deflection.
Fly ash, has been widely used as one of the main supplementary cementitious materials (SCMs) in the world, to replace part of cement to significantly save energy and reduce greenhouse emission. Via mechanical activation, fly ash can replace more cement without impairing early age compressive strength. This study focuses on the strength-based evaluation of carbon dioxide emission for blended cement composite containing mechanically activated fly ash. Results indicate that under similar compressive strength, a prominent drop has been witnessed in embodied energy of binary cement and CO2 emission of the composite containing mechanically activated fly ash compared with those containing ordinary fly ash.
Recently, the attention on high tensile, and high performance cementitious composite (HPFRCC) which can minimize the damage from explosion of inflammable gas and chemicals has been increased. In spite of outstanding tensile performance, HPFRCC has the drawbacks of fiber ball, undesirable cost, and high autogenous shrinkage. therefore, in this research, to develop the optimum HPFRCC, the fundamental properties and autogenous shrinkage of HPFRCC was analyzed depending on various combination and content of organic and inorganic fibers.
Recently, Many researchers are interested in ultra-high performance cementitious compostie characterized by high strength and high durability and trying to apply for structural members. In this paper, twelves fiber-reinforced UHPCC with high compressive strength over 150MPa I shaped beam without stirrups were tested under various conditicns to investigate the mechanical behavior of UHPCC I shaped beam without stirrups. Variables considered in this study includes steel fiber volume fraction, reinforcememt steel ratio, and shear spar ratio.
Recently, DFRCCs (Ductile Fiber Reinforced Cementitious Composites), materials with remarkable ductility when compared to ordinary fiber-reinforced concrete (FRC), have been developed and studied actively in the US, Japan, and many European countries. The transformation of failure behavior from brittle to ductile is achieved by incorporating with fracture mechanics concept especially micro-mechanical models approach of cementitious composite materials in manufacturing ordinary fiber-reinforced composites. The purpose of this study is to accurately understand the shear behavior of DFRCC repaired RC beams. Using a four-point bending test, the shear strengths and shear stress-deflection relations of DFRCC repaired RC specimens are obtained. The results show that DFRCC can be effectively used for repairing materials for concrete structures.
Coupled shear walls consist of two or more in-plane walls inter-connected with coupling beams. In order to effectively resist seismic loads, coupling beams must be sufficiently stiff, strong and posses a stable load-deflection hysteretic response. Much of requirements to the civil and building structures have recently been changed in accordance with the social and economic progress. Ductility of high performance fiber reinforced cementitious composites(HPFRCCs), which exhibit strain hardening and multiple crackling characteristics under the uniaxial tensile stress is drastically improved. This paper provides background for design guidelines that include a design model to calculate the shear strength of pseudo strain hardening cementitious composite steel coupling beam.
비내진상세 골조는 낮은 횡저항성을 가지고 있어 큰 변형을 경험하게 되는 반면, 벽체는 높은 강성으로 인해 낮은 변형에서도 전단에 의해 파괴된다. 따라서 이러한 골조와 벽체가 동시에 거동할 경우 발생하는 거동 특성은 개개 부재에서의 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽에 노치를 둘 경우 내진거동특성을 평가하고자 배근상세를 변수로 하였다. 이 때 노치로 인해 벽체 중앙부에 손상이 집중되는 것을 방지하기 위하여 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)를 사용하였다. 실험결과, SHCC 끼움벽은 다수의 미세균열을 형성하였으나, 대각보강근을 갖는 PIW-ND 실험체가 PIW-NC 실험체에 비해 낮은 변형능력, 강성 및 에너지소산능력을 보였다.
이 연구에서는 태양열 에너지 저장용도로 사용하기 위한 섬유보강 모르타르의 열적 및 역학적 특성을 파악하였다. 다양한 시멘트 복합재료의 배합이 섬유보강 모르타르의 열적 및 역학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 섬유보강 모르타르의 역학적 특성으로서 열싸이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하였다. 또한, 섬유보강 모르타르의 열적 특성으로서 열전도율과 비열을 측정하였다. OPC와 그라파이트를 포함한 배합의 잔류압축강도가 가장 크게 나타난다. 알루미나 시멘트를 혼합한 배합의 비열이 크게 나타나며, 이는 알루미나시멘트가 열저장 시스템의 효율적인 축열과 방열에 유리함을 의미한다. 또한, 그라파이트의 첨가는 섬유보강 복합재료의 비열을 증가시킨다. 실험연구결과는 콘크리트를 $450^{\circ}C$ 이상의 열저장 매체로 활용하기 위한 프로토타입 시스템 설계에 실제적인 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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