혼화재료 및 양생조건에 따른 폴리에틸렌 섬유보강 시멘트 복합재료의 에너지흡수성능 강화

Abstract

본 연구에서는 시멘트 복합재료의 혼화재료 및 양생조건을 조정하여 체적비 2%의 폴리에틸렌 섬유를 혼입한 시멘트 복합재료의 에너지흡수성능을 향상시켰다. 사용된 혼화재료는 고로슬래그, 시멘트 킬른 더스트, 석회석 분말, 실리카퓸이고 시멘트 복합재료의 양생조건은 90 ℃, 72시간과 40 ℃, 120시간으로 두 가지이다. 혼화재료의 시멘트 대체율을 기준으로 총 6가지 배합에 대하여 압축강도와 직접인장실험을 수행한 후 초고성능 콘크리트 및 ECC의 실험결과와 비교되었다. 실험결과에 따르면 90 ℃ 양생기준 최고 압축강도는 117 MPa이고 혼화재료의 시멘트 대체율이 증가함에 따라서 시편의 압축강도가 감소하는 것으로 확인되었다. 직접인장 실험의 경우 40 ℃ 양생 시편의 인장강도가 90 ℃ 양생 시편들에 비해서 다소 낮았으나, 인장변형성능이 최대 305%의 증가율을 보이며 7.7%를 기록하였다. 이에 따라서 에너지흡수성능이 80% - 292% 사이의 증가율을 보였다. 또한 미세균열의 수가 크게 증가하고 미세균열의 폭이 감소하는 등 시편들의 균열 및 파괴양상에서도 명확한 차이가 관측되었다. This study aims to enhance the energy absorption capacity of cementitious composites with 2 vol.% of polyethylene fibers, by adjusting mixing ingredients and curing conditions. Ground blast furnace slag, cement kiln dust, limestone powder, and silica fume were incorporated, and two different curing conditions were applied: 72 h of curing at 90 ℃ and 120 h of curing at 40 ℃. Compressive strength test and direct tensile test were performed on 6 mixtures and the test results were compared with those of ultra-high-performance concrete and engineered cementitious composite specimens. The maximum compressive strength of the 6 mixtures was measured to be approximately 117 MPa. The higher cement replacement ratio of the other components resulted in a decrease in the compressive strength of the specimens cured at 90 ℃. In the direct tensile test, the specimens cured at 40 ℃ exhibited lower tensile strength than those cured at 90 ℃, but the strain capacity was increased by approximately 305% and reached 7.7%. This also resulted in an enhancement of the energy absorption capacity from 80%–292% because of the differences in micro-cracking and fracturing behaviors, such as an increase inthe number of micro-cracks and decrease in crack width.