강섬유로 보강된 반응성 분체 콘크리트의 부착특성과 쪼갬인장강도

Abstract

강섬유로 보강되어 SF-RPC (Steel-Fiber reinforced Reactive Powder Concrete)로 불리는 초고성능 콘크리트의 설계는 이에 대한 연구결과를 기반으로 한 가이드라인을 통해 수행되고 있으나, 명확한 설계기준은 확립되지 않은 상태이다. 특히 SF-RPC 일반적으로 고온(90°C)의 증기양생을 필요로 하므로 프리캐스트 부재 형태로 사용되고 있어 부재간 접합 방법이 중요한 설계 요소로 간주됨에도 불구하고 명확한 설계기준이 존재하지 않음에 따라 현재 안전성 및 경제성 측면에서 많은 의문이 있는 상태이다. 본 연구에서는 SF-RPC의 명확한 정착 설계를 위한 기반으로 SF-RPC와 철근 사이의 부착강도를 실험적으로 파악하고, 기존에 사용하였던 평가 방법의 적용성을 검토하고자 한다. 이를 위해, 콘크리트의 압축강도, 피복두께, 섬유의 혼입량을 변수로 가진 직접 뽑힘 실험을 계획 및 수행하였다. 실험 결과 SF-RPC의 부착강도는 압축강도의 증가량에 따라 증가하고 있으나 그 증가율은 크게 나타나지 않음을 확인할 수 있으며, 피복두께의 증가에 따라 부착강도가 증가하며 5.2?? 이상의 피복을 가질 경우 매우 짧은 매입깊이인 3??의 매입깊이에서도 철근을 항복시킬 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 섬유의 보강에 의해 부착강도가 두배 이상 증가하는 것을 확인하였다. 안전하고 경제적인 설계를 위해서는 SF-RPC의 부착강도를 추정할 수 있어야 하나, 현재까지는 이에 대한 추정식이 제시되고 있지 않으며, SF-RPC의 거동이 압축응력하에서는 큰 탄성 거동을 하며, 인장응력하에서는 소성거동을 함에 기인하여 Tepfers의 응력 해석 방법을 적용한 결과 실험 결과와 유사한 추정치를 기대할 수 있는 것을 확인하였다.Structural members using ultra high strength concrete which usually used with steel fiber is designed with guidelines based on several investigation of SF-RPC(steel fiber reinforced reactive powder concrete). However, there are not clear design method yet. Especially, SF-RPC member should be casted with steam(90 degree delicious) and members with SF-RPC usually used with precast members. Although the most important design parameter is development method between SF-RPC and steel reinforcement(rebar), there are no clear design method in the SF-RPC member design guidelines. There are many controversial problems on safety and economy. Therefore, in order to make design more optimum safe design, in this study, we investigated bond stress between steel rebar and SF-RPC according to test. Test results were compared with previously suggested analysis method. Test was carried out with direct pull out test using variables of compressive strength of concrete, concrete cover and inclusion ratio of steel fiber. According to test results, bond stress between steel rebar and SF-RPC increased with increase of compressive strength of concrete and concrete cover. Increasing rate of bond stress were decrease with increase of compressive strength of SF-RPC and concrete cover significantly. 1% volume fraction inclusion of steel fiber increase the bond stress between steel rebar and SF-RPC with two times but 2% volume fraction cannot affect the bond stress significantly. There are no exact or empirical equations for evaluation of SF-RPC bond stress. In order to make safe bond design of SF-RPC precast members, previously suggested analysis method for bond stress by Tepfers were evaluated. This method have shown good agreement with test results, especially for steel fiber reinforced RPC.