• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.88-96
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• 2009

본 연구에서는 RC구조물의 내구 및 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성 모르타르 (FR-ECC) 를 개발하여, 이를 RC구조물의 보수재료로서 사용하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 즉, FR-ECC를 이용하여 제조한 콘크리트 시험체의 강도, 열적특성, 모의부재의 철근부식특성, 내화성능 등에 대하여 검토하였으며, FR-ECC의 현장적용 가능성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 기존 보수 모르타르에 비해 우수한 강도 및 내구성능을 보유하고, 휨균열 발생 후에도 외부열화 인자의 침입을 억제하여 철근부식을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 FR-ECC를 적용한 부재는 ISO 834 가열조건에서도 우수한 내화성능을 갖는 것으로 나타났으며, 뿜칠성능 등의 현장시공 성능에서도 우수한 특성을 나타냈다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권2호
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• pp.211-223
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• 2008

A number of studies have suggested that the use of high ductile and high shear materials, such as Engineered Cementitious Composites (ECC) and High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites (HPFRCC), significantly enhances the shear capacity of structural elements, even with/without shear reinforcements. The present study emphasizes the development of a nonlinear model of shear behaviour of a HPFRCC panel for application to the seismic retrofit of reinforced concrete buildings. To model the shear behaviour of HPFRCC panels, the original Modified Compression Field Theory (MCFT) for conventional reinforced concrete panels has been newly revised for reinforced HPFRCC panels, and is referred to here as the HPFRCC-MCFT model. A series of experiments was conducted to assess the shear behaviour of HPFRCC panels subjected to pure shear, and the proposed shear model has been verified through an experiment involving panel elements under pure shear. The proposed shear model of a HPFRCC panel has been applied to the prediction of seismic retrofitted reinforced concrete buildings with in-filled HPFRCC panels. In retrofitted structures, the in-filled HPFRCC element is regarded as a shear spring element of a low-rise shear wall ignoring the flexural response, and reinforced concrete elements for beam or beam-column member are modelled by a finite plastic hinge zone model. An experimental study of reinforced concrete frames with in-filled HPFRCC panels was also carried out and the analysis model was verified with correlation studies of experimental results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.21-31
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• 2017

Engineered Cementitious Composite (ECC) is a special class of the new generation of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPFRCC) featuring high ductility with relatively low fiber content. In this research, the mechanical performance of ECC beams will be investigated with respect to the effect of slag and aggregate size and amount, by employing nonlinear finite element method. The validity of the models was verified with the experimental results of the ECC beams under monotonic loading. Based on the numerical analysis method, nonlinear parametric study was then conducted to evaluate the influence of the ECC aggregate content (AC), ECC compressive strength ($f_{ECC}$), maximum aggregate size ($D_{max}$) and slag amount (${\phi}$) parameters on the flexural stress, deflection, load and strain of ECC beams. The simulation results indicated that when increase the slag and aggregate size and content no definite trend in flexural strength is observed and the ductility of ECC is negatively influenced by the increase of slag and aggregate size and content. Also, the ECC beams revealed enhancement in terms of flexural stress, strain, and midspan deflection when compared with the reference beam (microsilica MSC), where, the average improvement percentage of the specimens were 61.55%, 725%, and 879%, respectively. These results are quite similar to that of the experimental results, which provides that the finite element model is in accordance with the desirable flexural behaviour of the ECC beams. Furthermore, the proposed models can be used to predict the flexural behaviour of ECC beams with great accuracy.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.709-716
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• 2005

이 연구는 국내에서 상용 중인 재료를 이용하여 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하고자 함에 목적이 있으며, 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하기 위해서는 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성과 섬유-모르타르 경계 면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성을 파악하여야 한다. 특히 시멘트계 재료(cementitious materials)의 역학적 특성에 가장 큰 영향을 미치는 물-시멘트비(water cement ratio)에 대한 연구에 초점을 맞추었으며, 3가지의 물-시멘트비에 대하여 섬유의 인발실험(fiber pullout test)과 모르타르의 쐐기쪼갬실험(wedge splitting test)을 수행하였고 이를 통하여 모르타르 매트릭스와 섬유-매트릭스 경계면(interface)의 역학적인 특성을 파악하였다. 이러한 연구에 의하여 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 역학적 특성을 이용하여 물-시멘트비 범위 및 재료의 기본 배합을 제시하였고 또한 마이크로역학과 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 하여 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 나타내는 고인성 섬유복합 모르타르를 개발하였다. 개발된 재료는 1축인장 하에서 변형률 경화거동을 나타내었으며, 변형능력은 최대 2.2% 이었다. 이와 같은 높은 변형 능력은 일반 콘크리트(또는 모르타르)의 약 100배에 해당된다. 또한 압축하에서는 압축강도 이후 응력-변형률 곡선이 완만하게 감소하는 연성파괴의 형태를 나타내었으며 28일의 압축강도는 보통강도 콘크리트의 강도에 해당되는 26MPa, 34MPa인 것으로 측정되었다.

• Computers and Concrete
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• 제17권6호
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• pp.831-848
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• 2016

This study aims to characterize the multiple cracking behavior of HTPP-ECC (High tenacity polypropylene fiber reinforced engineered cementitious composites) by Digital Image Correlation (DIC) Method. Digital images have been captured from a dogbone shaped HTPP-ECC specimen exhibiting 3.1% tensile ductility under loading. Images analyzed by VIC-2D software and ${\varepsilon}_{xx}$ strain maps have been obtained. Crack widths were computed from the ${\varepsilon}_{xx}$ strain maps and crack width distributions were determined throughout the specimen. The strain values from real LVDTs were also compared with virtual LVDTs digitally attached on digital images. Results confirmed that it is possible to accurately monitor the initiation and propagation of any single crack or multiple cracks by DIC at the whole interval of testing. Although the analysis require some post-processing operations, DIC based crack analysis methodology can be used as a promising and versatile tool for quality control of HTPP-ECC and other strain hardening composites.

• Advances in concrete construction
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• 제6권2호
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• pp.199-220
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• 2018

In this study, the effects of sulphuric acid on the mechanical performance and the durability of Engineered Cementitious Composites (ECC) specimens were investigated. The carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) fabrics were used to evaluate the performances of the confined and unconfined ECC specimens under static and cyclic loading in the acidic environment. In addition, the use of CFRP and BFRP fabrics as a rehabilitation technique was also studied for the specimens exposed to the sulphuric acid environment. The polyvinyl alcohol (PVA) fiber with a fraction of 2% was used in the research. Two different PVA-ECC concretes were produced using low lime fly ash (LCFA) and high lime fly ash (HCFA) with the fly ash-to-OPC ratio of 1.2. Unwrapped PVA-ECC specimens were also produced as a reference concrete and all concrete specimens were continuously immersed in 5% sulphuric acid solution ($H_2SO_4$). The mechanical performance and the durability of specimens were evaluated by means of the visual inspection, weight change, static and cyclic loading, and failure mode. In addition, microscopic changes of the PVA-ECC specimens due to sulphuric acid attack were also assessed using scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that PVA-ECC specimens produced with low lime fly ash (LCFA) showed superior performance than the specimens produced with high lime fly ash (HCFA) in the acidic environment. In addition, confinement of ECC specimens with BFRP and CFRP fabrics significantly improved compressive strength, ductility, and durability of the specimens. PVA-ECC specimens wrapped with carbon FRP fabric showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabric. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the acidic environment.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.85-94
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• 2008

본 연구는 HSC의 폭렬제어 및 내화성능 확보 방안 중 하나인, HSC에 내화성능을 갖는 피복층을 형성하는 방안에 대하여, 피복층을 ECC로 이용하는 경우 이에 대한 화재성상 및 내화특성을 실험적으로 검토하고, 수열온도 예측 등과 같은 내화설계를 위한 기초자료를 제시하기 위한 것이다. 이를 위하여 HSC 부재에 대한 내화시험을 실시하였다. 실험변수는 ECC의 피복층 두께(20, 30, 40 mm), 시공방식(라이닝, 보수)으로 하였으며, 비교 및 검증을 위하여 피복층이 없는 HSC 및 FRCC 2종류의 충전두께의 변화에 따른 실험을 실시하였다. 도입 화재하중은 ISO 834 기준 3시간 가열곡선으로 하였으며, 각 깊이별 수열온도, 폭렬 및 균열성상, 중성화깊이를 측정 평가하였다. 실험결과 ECC는 HSC 보다 높은 차열성능을 가지고 있으며, 폭렬저감성능을 확인 할 수 있었다. 또한 회귀분석을 통하여 ECC를 HSC의 피복층으로 사용하는 경우에 대한 수열온도 간편 예측식을 제시하였으며, 이에 대한 검증을 실험결과를 통해 수행하였고 HSC를 이용한 부재에 대한 본 예측식의 적용 방법을 제시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.163-164
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• 2010

초고성능 콘크리트(UHPC)는 상대적으로 혼합 콘크리트 혹은 복합 구조체 콘크리트에 비해 재료성능이 우월한 콘크리트로 개발 되어져왔다. 본 연구에서는 UHPC의 노치된 보 실험의 하중-처짐 관계로부터 역해석 기법을 이용한 UHPC의 인장응력-CMOD 관계를 계산하여 종국적으로 실험이 용이치 않은 직접 인장강도를 실험식으로 추정하는 연구를 수행하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2008년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.199-202
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• 2008

The purpose of this study is to obtain the fundamental fire resistance performance of engineered cementitious composites(ECC) under fire temperature in order to use the fire protection material in high-strength concrete structures. The present study conducted the experiment to simulate fire temperature by employing of ECC and investigated experimentally the explosion and cracks in heated surface of these ECC. In the experimental studies, 3 HSC specimens are being exposed to fire, in order to examine the influence of various parameters(such as depth of layer=20, 30, 40mm; construction method=lining type) on the fire performance of HSC structures. Employed temperature curve were ISO 834 criterion(3hr), which are severe in various criterion of fire temperature in building structures. The numerical regressive analysis and proposed equation to calculate ambient temperature distribution is carried out and verified against the experimental data. By the use of proposed equation, the HSC members subjected to fire loads were designed and discussed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.189-197
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• 2007

터널 라이닝은 대형 화재 등과 같은 고온에 노출될 경우, 폭렬이 발생하고 이로 인해 급격한 온도 전달 및 내력 저하로 구조체 붕괴의 원인이 될 수 있다는 것이 여러 사례를 통해 보고되고 있다. 본 연구는 터널라이닝의 내화뿜칠 재료로 매우 적합할 것으로 판단되는 고인성 고내화성 시멘트 복합체(FR-ECC)를 개발하고 이의 역학적 특성 및 내화 성능을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 FR-ECC에 있어서의 배합 요인을 실험 변수로 내화 시험을 실시하였으며 비정상 온도 분포 해석 기법(nonlinear transient heat flow analysis)을 이용하여 이를 해석적으로 묘사 검증되었다. 또한, 실험 결과를 통해 검증된 해석 기법을 이용하여 터널라이닝에 대한 열전달 해석을 수행하여 FR-ECC를 내화 2차 라이닝재로 이용하는 경우의 거동 특성을 분석하였다. 실험 결과 내화 성능을 향상시키기 위한 FR-ECC의 최적 배합은 PVA 섬유 또는 PP 섬유 혼입률 $V_f=2.0%$, 다공성 세라믹재 혼입률 $V_C=3.6%$, 공기량 $V_A=15%$로 나타났으며, 검증된 비정상 온도 분포 해석 기법을 이용하여 기존 터널에 40mm FR-ECC를 추가 라이닝 한 경우에 대한 해석 결과, 콘크리트 및 철근의 온도 분포가 모두 $350^{\circ}C$ 이내에서 제어되어 터널 내 콘크리트 및 철근에 대한 화재 피해를 방지할 수 있을 것으로 판단되었다.