본 연구에서는 섬유종류에 따른 인발특성과 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 대하여 평가하기 위하여, 섬유의 재질 및 형상 다른 후크형 강섬유, 비정질 강섬유 및 폴리아미드 섬유에 대하여 인발시험과 섬유보강 콘크리트 시험체를 제작하여 휨특성을 평가하였다. 그 결과, 후크형 강섬유의 경우 최대인발하중에서 섬유가 매트릭스로부터 인발되었지만, 비정질 강섬유는 섬유와 매트릭스의 부착강도가 섬유자체의 인장강도보다 높아 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 파괴되는 현상을 나타내었다, 한편, 폴리아미드 섬유는 연신율에 의해 최대인발 하중까지 변위가 크게 발생하였으며, 최대하중이후에 섬유가 끊어지는 파괴특성을 나타내었다. 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 있어서 비정질 강섬유는 매트릭스와의 부착강도가 높고, 섬유의 혼입개체수가 많아 콘크리트의 최대휨강도는 높았지만, 균열발생 이후 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 섬유가 파괴되는 것에 의해 응력의 저하가 급격하게 발생하지만, 후크형 강섬유보강 콘크리트는 균열발생 이후 섬유가 인발되면서 응력의 저하가 완만하게 발생하였다. 폴리아미드 섬유보강 콘크리트는 균열발생이후 섬유의 연신률에 의해 응력이 급격하게 저하하는 구간이 발생하였으며, 섬유와 매트릭스의 부착에 의해 재상승하였다가 섬유가 끊어지면서 파괴되었다. 섬유와 매트릭스의 인발특성은 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 변형 능력에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
In this study, the tensile behavior of single and hybrid fiber reinforced cement composite according to strain rate was evaluated. Experimental results, in the strain rate 10-6/s, fiber reinforced cement composite showed improved of tensile strength and decrease of strain at peak stress as SSF volume content increased. In the strain rate 101/s, the single and hybrid reinforced cement composite' s tensile properties are improved, because of the improved bond strength between the fiber and matrix. And hybrid fiber reinforced cement composite showed high energy absorption capacity, because the SSF prevented the cracking and fracture of the surrounding matrix when during the HSF pull-out.
In this study, the tensile properties of single and hybrid fiber reinforced cement composite according to strain rate was evaluated. Experimental results, in the strain rate 10-6/s, fiber reinforced cement composite showed improved of tensile strength and decrease of strain at peak stress as SSF volume content increased. In the strain rate 101/s, the single and hybrid reinforced cement composite's tensile properties are improved, because of the improved bond strength between the fiber and matrix. And hybrid fiber reinforced cement composite showed high energy absorption capacity, because the SSF prevented the cracking and fracture of the surrounding matrix when during the HSF pull-out.
The mechanical properties and failure behaviour of carbon/phenolic composites were inverstigated by tension and compression. Carbon/phenolic composites were fabricated by infiltration of matrix into 8 harness satin woven fabric of PAN-based carbon fibers. The tensile and compressive tests were performed at 25℃ under air atmosphere and, at 400℃ and 700℃ under N₂ atmosphere. The tensile strengths of carbon/phenolic composites in with-laminar/0° warp direction were about 10 times higher than those in with-laminar/45° warp direction, which was analyzed due to a change of fracture mode from fiber pull-out by shear to tensile fracture of fibers. The fracture of carbon/phenolic composites in with-laminar/45° direction was analyzed due to delamination by buckling. Tensile and compressive strength of carbon/phenolic composites decreased to about 50% at 400℃, and to about 10% at 700℃ compared to that at room temperature. The main reason for the decrease of tensile or compressive strength with increasing temperature was analyzed due to a reduction of bond strength between fibers and matrix resulting from thermal degradation of phenolic resin.
The purpose of this paper is to investigate the effect of the specimen geometries on the pin bearing strength of the angle ply carbon fiber reinforced composites. The effect of the edge distance and the specimen width on the pin bearing strength of angle ply CFRP composites are experimentally investigated in this paper. As results, the failure mode and pin bearing strength of mechanical joints turned out to depends on the stacking sequence and specimen geometries such as the edge distance and the specimen width. The higher pin bearing strength obtained for the angle ply CFRP composites is attributed to a combination of debonding, pull out, buckling and breakage of fiber and also the matrix cracking.
An experimental study was performed on the pull-out behavior of 90-deg standard hooks from exterior beam-column connections. The effects of lateral confinement and fiber reinforcement of joint area were investigated. It was concluded ; (1) Substitution of the transverse column (confining) reinforcement with steel fibers at the joint region effectively reduces the extent of cracking in exterior joints caused by pull-out of hooked bars; and (2) The strength and ductility of hooked bars under pull-out forces are positively influenced by substituting the conventional confining reinforcement of exterior joints with steel fibers. Application of steel fibers to exterior joints seems to be an effective technique for improving the anchorage conditions of hooked bars, and also for reducing the congestion of reinforcement in exterior beam-column connections.
The strengthening of concrete structures in situ with externally bonded carbon fiber is increasingly being used for repair and rehabilitation of existing structures. Carbon fiber is attractive for this application due to its good tensile strength, resistances to corrosion, and low weight. Generally bond strength and behavior between concrete and carbon fiber mesh(CFM) is very important, because of the enhanced bond of CFM. Therefore if bond strength is sufficient, it will be expected to enhance reinforcement effect. If insufficient, reinforcement effect can not be enhanced because of bond failure between concrete and CFM. This study is to investigate the bond strength of CFM to the concrete using direct pull-out test and tensile-shear test. The key variables of the experiment are the location of clip, number of clips and thickness of cover mortar. The general results indicate that the clip anchorage technique for increasing bond strength with CFM appear to be effective to maintain the good post-failure behavior.
장섬유강화 복합재료는 기존의 연속섬유강화 복합재료에 비해 우수한 생산 효율성과 복잡한 형상의 성형성에 대해 장점을 가지고 있다. 하지만 지나치게 복잡한 복합재료 형상을 제작하거나 서로 다른 재료로 제작된 부품들을 조립/체결해야 하는 경우 다양한 접합 방법들이 필요하다. 일반적으로 LFPS(Long Fiber Prepreg Sheet)는 성형 후 탈형을 쉽게 하기 위해 LFPS안에 이형제가 포함되어 있다. 그러므로 적절한 접합 강도를 위해 접착법과 더불어 기계적인 체결이 요구된다. 본 연구에서 열성형 공정을 통해 LFPS를 경화하고 스테인레스 강 인서트를 접착하는 동시경화 접착을 위한 스테인레스 강 인서트를 제안하였다. 성형공정 동안 펼쳐지는 스테인레스 강 인서트의 날개는 접착력과 기계적인 고정(Mechanical wedging)의 효과를 유발하여 인발력에 저항할 수 있는 갈고리 역할을 한다. 복합재료에 삽입된 인서트 날개들의 펼쳐진 상태를 확인하기 위해 소각 방법을 사용하였다. 그리고 접합 강도를 정량적으로 평가하기 위해 인발시험(Pull-out test)을 수행하였다. 이러한 실험들을 통해 가장 적절한 접합 강도를 보장하는 조건을 도출하였다.
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.
The reinforcing effects of ductile short-fiber reinforced brittle matrix composites are studied by, measuring flexural strength, fracture toughness and impact energy as functions of fiber volume fraction and length. The parameters of fracture mechanics, K and J are applied to assess fracture toughness and bridging stress. It is found that fracture toughness is greatly, influenced by the bridging stress ill which fiber pull-out is occur. For the reinforcing effects as functions of fiber volume fraction($V_f$ = 1, 2, 3 %) and length(L = 3, 6. 10cm), the flexural strength is maximum at $V_f$ = 1% and both fracture toughness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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