마이크로 강섬유로 보강된 단위용적질량 1,500 kg/m3, 압축강도 60 MPa 수준의 경량골재 콘크리트의 인성 평가
Evaluation of the Toughness of Microsteel Fiber-Reinforced Lightweight Aggregate Concrete with a Unit Weight of 1,600 kg/m3 and a Compressive Strength of 60 MPa
양근혁(경기대학교)
37권 3호, 289~296쪽
초록
이 연구에서는 단위용적질량(pc)이 1,500 kg/m3 범위에서 60 MPa 수준의 설계기준 압축강도(fck)를 갖는 경량골재 콘크리트(lightweight aggregate concrete, LWAC)의 배합상세를 결정하고 이 배합에서 0.5 % 체적비의 마이크로 강섬유 혼입에 의한 압축 및 휨 인성의 향상을 평가하였다. LWAC의 배합에서 목표성능을 고려하면 굵은골재 양은 가능하면 적게 해야 할 필요가 있어서 잔골재율은 70 %와 75 %로, 단위수량은 120 kg/m3과 130 kg/m3으로 선택하였다. 마이크로 강섬유 보강 LWAC 시험체들의 압축 및 휨 인성지수는 각각 ASTM C1018(1997) 및 ASTM C1609(2007)에 따라, 그리고 잔류 휨 강도는 fib 2010 모델(2013)에 따라 평가하였다. 실험결과 마이크로 강섬유 보강은 고강도 LWAC 보의 휨 하중-변위 관계 및 휨 응력-균열 폭 진전 관계에서 초기 휨 균열 발생 이후 경화거동을 유도하면서 매우 연성적 거동을 보였다. 결과적으로 마이크로 강섬유 보강 LWAC 시험체들은 취성파괴 특성에 비례하는 높은 fck/pc 비를 갖음에도 불구하고 기존 일반 강섬유 보강 보통강도 LWAC에 비해 높은 휨 인성 지수 및 잔류 휨 강도 값을 보였다.
Abstract
This study determined the mixture proportions for lightweight aggregate concrete (LWAC) with a compressive strength of approximately 60 MPa and a unit weight in the range of 1,500 kg/m3. It then evaluated the improvement in compressive and flexural toughness achieved by adding 0.5 % microsteel fibers by volume to the LWAC mixtures. To meet the performance targets for LWAC, the coarse aggregate content was minimized, resulting in fine aggregate-to-total aggregate volume ratios of 70 % and 75 %, with unit water contents of 120 kg/m3 and 130 kg/m3, respectively. The compressive and flexural toughness indices of the microsteel fiber-reinforced LWAC specimens were assessed in accordance with ASTM C1018 (1997) and ASTM C1609 (2007), respectively. Residual flexural strength was estimated using the fib 2010 Model Code. The test results showed that microsteel fiber reinforcement induced a highly ductile response in high-strength LWAC beams, promoting hardening behavior in the flexural load–deflection and flexural stress–crack mouth opening displacement responses after the initial flexural crack occurred. Consequently, the microsteel fiber-reinforced LWAC specimens exhibited higher flexural toughness indices and residual flexural strengths compared to normal-strength LWAC reinforced with conventional steel fibers, despite the inherently brittle nature associated with a high strength/unit weight ratio.
- 발행기관:
- 한국콘크리트학회
- 분류:
- 재료학