탄소와 강 섬유를 혼입한 시멘트 모르타르의 역학적 특성 및 전기 전도도에 미치는 영향 (Effects on the Mechanical Properties and Electrical Conductivity of Cement Mortar Containing Carbon and Steel Fibers)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 34권 / 2호 / 191 ~ 201페이지
· 저자명 : 허광희, 박종건, 서동주, 고성곤

초록

본 논문은 전도성 재료인 탄소와 강 섬유를 혼입한 시멘트 모르타르의 역학적 특성 및 전기 전도도에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 압축강도 시험, 휨강도 시험 및 전기 전도도 시험을 기반으로 전도성 섬유보강 시멘트 모르타르(fiber- reinforced cement mortar, FRCM)의 성능을 연구하였다. 이들의 성능을 재령 28일에서 플레인 모르타르(plain mortar, PM)와 비교, 검토하였다. 더 나아가서, 개발된 전도성 FRCM 파단면의 표면형상은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통해 조사하였다. 전도성 탄소섬유 보강시멘트 모르타르(carbon fiber reinforced cement mortar, CFRCM)와 강섬유 보강시멘트 모르타르(steel fiber reinforced cement mortar, SFRCM)의 휨강도는 플레인 모르타르에 비해 상당히 향상되었고, 강섬유 혼입량의 증가는 특히 부피비로 1.0~1.25 %를 혼입한 SFRCM 시편에서 피크 후 휨인성이 향상되었다. 그러나 전도성 CFRCM의 압축강도는 섬유혼입률이 증가함에 따라 상당히 감소하였고, 부피비로 1.25 %를 혼입한 CFRCM에서 강도저하 경향이 더 크게 나타났다. 전반적으로 1.25 %까지 강섬유를 추가하더라도 SFRCM의 전기 전도도 향상에는 별다른 영향을 미치지 않았다. 대조적으로, 탄소섬유의 저 혼입률(즉, 0.1~0.3 %)을 제외한 모든 CFRCM의 전기 전도도가 상당히 증가하였다. 본 연구에 사용된 CFRCM에 대한 감지된 퍼콜레이션 임계점은 전기 전도도 측면에서 0.4 %의 최적 탄소섬유 혼입량을 보여 주었다.

영어초록

This paper experimentally evaluated the effects on the mechanical properties and electrical conductivity of cement mortar containing carbon and steel fibers, which are conductive materials. Performance of conductive fiber-reinforced cement mortar (FRCM) was studied based on compressive strength test, flexural strength test and electrical conductivity test. Performances were compared and reviewed with plain mortar (PM) at age of 28 days. Furthermore, the surface shape of the developed conductive FRCM fracture surface was investigated using a scanning electron microscope (SEM). Flexural strengths of conductive carbon fiber reinforced cement mortar (CFRCM) and steel fiber reinforced cement mortar (SFRCM) were significantly improved compared to that of plain mortar; the increase in steel fiber content enhanced the post-peak flexural toughness, especially for SFRCM specimens containing 1.0 % to 1.25 % fiber by volume. However, the compressive strength of conductive CFRCM decreased significantly as the fiber volume fraction increased, and the tendency of strength decrease was greater in CFRCM containing 1.25 % fiber by volume. Overall, adding steel fibers up to 1.25 % led to no significant improvement of electrical conductivity of SFRCM. In contrast, electrical conductivity of all CFRCMs except for those with low fiber volume fractions of carbon fibers (i.e., 0.1~0.3 %) significantly increased. The percolation threshold detected for CFRCM used this study showed that a carbon fiber dosage of 0.4 % led to optimum electrical conductivity.

참고자료

· 없음