The purpose of this study is to develop fiber reinforced cement matrix composite (ECC) produced with limestone powder in order to achieve high ductility of the composite, and to evaluate flexural performance of structural members made with ECC. Four kinds of mixture proportions were determined on the basis of the micromechanics and a steady state cracking theory considering the matrix fracture toughness and fiber-matrix interfacial characteristics. The mechanical properties of ECC, represented by strain-hardening behavior in uniaxial tension, were investigated. Also, strength property of the composite was experimentally evaluated. Two structural members made with ECC were produced and tested. Test results were compared with those of conventional concrete structural members. Increased limestone powder contents of ECC provides higher ductility of the composites while generally resulting in a lower strength property. ECC structural members exhibited higher flexural ductility, higher flexural load-carrying capacity and tighter crack width compared to conventional structural members.

이 연구의 목적은 석회석 미분말을 사용하여 복합재료의 연성이 향상된 시멘트계 매트릭스 섬유복합재료(ECC)를 개발하고 이 재료로 제작된 구조부재의 휨성능을 평가하는 것이다. 재료 개발을 위하여 4가지 종류의 배합을 마이크로역학과 안정상태 균열 이론을 활용하였고, 이를 위하여 시멘트계 매트릭스의 파괴인성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계면 특성을 파악하였다. 개발된 ECC의 1축 인장변형특성과 압축강도 특성이 실험적으로 평가되었다. 또한, 2개의 구조부재를 제작하여 휨실험을 수행하였고 그 결과를 재래식 콘크리트 구조부재의 성능과 비교하였다. 재료실험 결과로 석회석 미분말의 혼입률 증가에 따라 압축강도는 감소하지만 연성은 증가하였다. 부재 실험 결과, ECC 구조부재는 재래식 콘크리트 구조부재에 비하여 높은 휨연성, 높은 휨내력, 작은 균열폭을 나타내었다.

Keywords: ECC, Composite materials, Flexural members, Ductility, Limestone powder

Keywords: 고인성 섬유복합재료, 복합재료, 휨부재, 연성, 석회석 미분말