In order to overcome some of the problems (e.g., bond ability, anisotropic properties) between the adhesive and unidirectional FRP composites, a well-known method for using a sprayed fiber-reinforced polymer (sprayed FRP) composite was introduced (Banthia and Boyd, 2000; Boyd, 2000; Lee and Hausmann, 2004; Lee, 2004). The main objectives of this study are to advance the well-known sprayed FRP method in civil engineering as a retrofitting and strengthening material for the deteriorated concrete structures. This dissertation presents the advanced spray-up retrofitting of concrete including improved lay-up process and tensile/bond characteristics of spray-up FRP in concrete.
The dissertation consists of 4 chapters as follows: 1) Literature study: The experimental studies for retrofitting and strengthening of concrete structures using CFRP composite (e.g., sheet/strip) and sprayed FRP composite are reviewed, 2) Development of multi lay-up process: The multi lay-up process was suggested to assure the consistent quality of the sprayed FRP composite. By using the suggested multi lay-up process, a number of composite laminates are fabricated. In order to assess the quality of fabricated sprayed FRP composite, the thickness and the volume fraction of fibers of laminate were also measured, 3) Tensile behavior and strength: A series of tensile strength tests are carried out to evaluate the influence of volume fraction of fibers (e.g., 10, 25, 40 and 55%) on the tensile characteristics of the sprayed FRP composite. In addition, a comparative study between present experimental data and predicted tensile strength based on stochastic strength model (Wetherhold, 1987) is carried out and 4) Bond behavior and strength: A series of experimental tests are carried out to evaluate the pull-off bond characteristics between the sprayed FRP layer and the concrete surface. For this, pull-off bond strength and failure modes are observed. In addition, sag flow resistance of sprayed FRP composite on a vertical or an overhead surface was investigated to assess the spraying applicability on angled surfaces.
일방향 복합재료와 접착제 간의 부착성능저하 및 이방성의 문제점을 극복하기 위하여, 분사식 섬유보강 복합재료로 널리 알려진 공법이 제안되었다(Banthia and Boyd, 2000; Boyd, 2000; Lee and Hausmann, 2004; Lee, 2004). 본 연구의 주요목적은 토목분야의 열화된 콘크리트 구조물의 보수/보강을 위해 분사식 섬유보강 복합재료 기술을 향상시키는데 있다. 본 학위논문은 콘크리트 보강을 위한 진보된 분사 프로세스과정과 분사식 섬유보강 복합재료의 인장 및 부착특성을 다루고 있다. 본 학위논문은 다음과 같이 4개의 본문으로 구성되어 있다. 1) 문헌조사: CFRP 복합재료 (섬유시트 및 플레이트)와 분사식 섬유보강 복합재료를 사용한 콘크리트 구조물 보수/보강 실험 연구결과를 문헌적으로 조사하였다. 2) 다 적층기법 프로세스 개발: 분사식 섬유보강 복합재료의 일정한 품질을 확보하기 위한 다 적층기법 프로세스를 개발하였다. 제안된 다 적층기법 프로세스를 적용하여 일련의 복합재료 판을 제작하였다. 제작된 분사식 복합재료의 품질을 검증하기 위하여, 두께 및 섬유혼입율을 측정하였다. 3) 인장거동 및 강도: 섬유혼입율 (부피비) (10, 25, 40, 55 %)이 인장특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 일련의 실험이 수행되었다. 또한, 실험결과와 확률강도모델(Wetherhold, 1987)을 기반으로 한 예측결과를 비교분석 하였다. 4) 부착거동 및 강도: 분사식 섬유보강 복합재료와 콘크리트와의 경계면에서의 인발부착특성을 파악하기 위해 일련의 실험이 수행되었다. 이를 위해 인발부착강도와 파괴모드가 관찰되었다. 또한 경사진 평면으로의 스프레이 적용성을 평가하위 위하여 벽면 또는 천장면에서의 분사식 섬유보강 복합재료의 흘러내림 저항성을 평가하였다.
