초고강도 PBO 섬유 보강 시멘트 매트릭스의 기계적 성능평가 (Mechanical Characterization of PBO Fabric Reinforced Cementitous Matrix)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 33권 / 3호 / 279 ~ 287페이지
· 저자명 : 운드람 나디앙자브, 하상수, 뭉크투브신 오치버드, 최동욱

초록

FRCM은 철근콘크리트 구조물 및 조적조 구조물의 보수･보강 분야에서 최근에 부상하고 있는 기술로서 무기계 시멘트 매트릭스에 섬유메시를 함침한 합성재료 시스템이다. 이 연구에서는 초고강도 PBO 섬유와 고강도 친환경 모르타를 사용하여 PBO-FRCM 시스템을 구성하고, 3가지 실험적인 연구를 수행하였다: (1) FRCM 인장실험, (2) 복층 FRCM의 층간전단실험, (3) 보통강도 콘크리트에 덧씌우기된 FRCM 뽐힘시험. 연구의 목적은 PBO-FCM의 기계적 성능평가 및 보강설계에서 사용되는 설계값 제안이었다. FRCM 인장시험에서 단면의 공칭강도는 6.12 MPa이었고 2.15 % 변형률을 나타내었다. ASTM D2344M에 따라 수행한 층간전단실험의 평균강도는 2.07 MPa이었고, 전단인장파괴모드가 지배하는 것으로 나타났다. 뽑힘실험에서는 섬유메시 레벨의 뽑힘파괴, 계면파괴 및 기존 콘크리트 인장파괴 등의 파괴모드를 보였고, 모든 뽑힘시험체의 뽑힘강도는 평균 3.69 MPa로서 비교적 높은 뽑힘강도를 나타내었다. 실험적 연구의 결과를 기초로 하고 ACI 549.4R에 따라서 PBO-FRCM 보강설계에 필요한 설계값을 제안하였다.

영어초록

Fabric-reinforced cementitious matrix (FRCM) composite is an emerging technology that can be applied to the repair and strengthening of RC members. Polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fiber fabric was used along with green, high-strength mortar that comprised PBO-FRCM. The objective was to propose basic design parameters through mechanical characterization of a PBO-FRCM system. Three different types of test were conducted: a uniaxial test of tensile specimens; an interlaminar shear test of composite short beams; and a pull-off test of thin FRCM placed on top of normal strength concrete. Tensile test results showed that the tensile properties of the PBO fabric governed the tensile behavior. The nominal tensile strength of the FRCM cross section was 6.12 MPa at 2.15 % strain of the composite material. The short beam strength of 2.07 MPa was determined by the interlaminar shear test performed following ASTM D2344M. In the pull-off test, different failure modes were observed, including tensile failure at the PBO fiber mesh plane in the thin FRCM, interface failure in the tension between the FRCM and the concrete substrate, and tensile failure of the substrate concrete. The average strength of all pull-off tests was 3.69 MPa. Design values were suggested based on current test results of the PBO-FRCM.

참고자료

· 없음