기포콘크리트의 배합비 및 유리섬유 혼입율에 따른 물성에 관한 연구 = The Study on Properties of Aerated Concrete by Mixing Ratio and Glass Fiber Addition Rate

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Aerated concrete as a porous material which contains a great of quantity of pore inside is well-known that it has various effects such as light-weight ability, adiabatic ability and refractory. However, it was revealed that currently using aerated concrete causes many difficulties in manufacturing and utilization due to the unestablished quality criteria, standardization of mixing design and specification. Moreover, serious drying shrinkage problem after placing resulted in often crack occurrence. Accordingly, the crack problem severely influences on maintaining good quality and capability of aerated concrete. In addition, another difficulty is to maintain compressive strength due to the over 70% of plenty pore inside aerated concrete.
This study explores the predominant traits of compression strength depends on aerated concrete mixing rate and glass fiber addition rate. The aerated concrete examined in this study was manufactured by pre-form method using animal proteinic foam agent.
About unit cement weight of aerated concrete, 50kg a section in range of 400～600kg was changed. Water cement rates were on 35%, 40%, 45% and 50% of four levels. Furthermore, the changed addition rate of glass fiber about cement were 0.36%, 0.5% and 0.7%. As mentioned above, aerated concrete was manufactured by pre-foam method.
The experiment measured unit cement weight of aerated concrete, unit volume weight, water concrete rate, compressive strength and volume change in aerated concrete made by addition rate of glass fiber.
Findings of this study are as follows:
First, There is no volume in aerated concrete made in the range of over 400kg/㎥ a unit cement weight. Accordingly, at the least, over 400kg can be estimated as the minimum unit cement weight to retrain serious crack problem caused by volume change in aerated concrete.
Second, the result has shown that aerated concrete's flow is increased when unit cement weight and water cement rate are increased. On the other hand, the flow is decreased by increasing glass fiber addition rate.
Third, unit volume weight of aerated concrete is affected by the changes of unit cement weight and water cement rate. However, the situation remains unchanged on the changes of glass fiber addition rate.
Fourth, compressive strength of aerated concrete is augmented in accordance with increase of unit cement weight and water cement rate. The increase of glass fiber addition rate also influences the augmentation of compressive strength of aerated concrete. It is apparent that the compressive strength depends on glass fiber addition rate is distinguished over 40% of water cement rate.
In conclusion, It was revealed that the increase of aerated concrete's flow, unit volume weight and compressive strength are in accordance with addition of unit cement weight and water cement rate. Furthermore, the rate of compressive strength is increased two times by addition of glass fiber. However, aerated concrete's flow is decreased in accordance with addition of glass fiber.

국문 초록 (Abstract)

기포콘크리트는 경화체 내부에 다량의 공극을 내포한 다공질 구조체로서, 그 조직구조에 기인하여 경량성을 비롯한 단열성, 방음성, 내화성 등의 다양한 효과를 발휘하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 현재 기포콘크리트는 그 품질에 대한 규준 및 배합설계에 관한 표준화 및 시방화가 확립되어 있지 않아 기포콘크리트의 품질관리가 매우 모호하여 제조 및 이용에 많은 어려움이 있다. 또한 타설 후 건조수축의 발생량이 커 경화체 내에 다량의 균열 발생이 매우 빈번하며, 이러한 균열은 기포콘크리트가 소요의 성능 및 품질을 확보하는 데 있어 큰 문제로서 작용하게 된다. 또한 기포콘크리트는 70% 이상의 많은 공극을 내포하고 있어 소요의 강도를 확보하는 데도 많은 어려움이 있는 실정이다.
이에 본 연구에서는 동물성 단백질계 기포제를 사용하여 선기포 방식으로 제조한 기포콘크리트를 대상으로 이의 배합비와 유리섬유의 혼입율에 따른 압축강도 변화 특성을 검토하고자 하였다.
기포콘크리트의 단위시멘트량은 400～600㎏의 범위에서 50㎏의 구간으로 변화하였으며, 물시멘트비는 각각 35%, 40%, 45%, 50%의 4수준으로 설정하였다. 또한 유리섬유의 첨가율은 시멘트에 대하여 각각 0.36%, 0.5%, 0.7%로 변화하였다. 기포콘크리트의 제작방식은 선기포 방식으로 하였다.
실험은 기포콘크리트의 단위 시멘트량, 물시멘트비 및 유리섬유 혼입율에 따라 제작한 기포콘크리트의 용적변화, 단위용적중량 및 압축강도를 측정하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
(1) 단위시멘트량 400㎏/㎥이상의 범위로 제작한 기포콘크리트에서는 용적변화가 발생하지 않았다. 따라서 기포콘크리트의 체적변화에 의한 균열발생을 억제하기 위해서는 기포콘크리트의 최소 단위시멘트량은 400㎏이상이 되어야 할 것으로 판단된다.
(2) 기포콘크리트의 플로우는 단위시멘트량과 물시멘트비가 높아짐에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, 유리섬유 첨가량이 증가함에 따라 플로우 감소하는 것으로 측정되었다.
(3) 기포콘크리트의 단위용적중량은 단위시멘트량과 물시멘트비의 변화에 따라 다소 차이를 나타내었으나, 유리섬유의 혼입율의 변화에 따른 차이는 매우 적었다.
(4) 기포콘크리트의 압축강도는 단위시멘트량 및 물결합재비가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 유리섬유 혼입율이 증가함에 따라 압축강도는 증가하였다. 유리섬유의 혼입에 따른 압축강도 증가현상은 물시멘트비 40% 이상의 변화에서 현저하였다.
이상의 결과에서 기포콘크리트의 플로우, 단위용적중량 및 압축강도는 단위시멘트량 및 물시멘트비가 증가함에 따라 향상되는 것으로 나타났으며, 유리섬유를 혼입함에 따라 압축강도의 향상비율은 배가되는 것으로 나타났다. 그러나 유리섬유를 혼입함에 따라 기포콘크리트의 유동성이 감소하는 것으로 나타나 이에 대한 적절한 고려가 수반되어야 할 것으로 판단된다.
따라서 유리섬유는 기포콘크리트의 압축강도 증가재로서 활용성이 매우 우수한 것으로 판단되며, 이의 실용화를 위하여 다양한 조건에서 기포콘크리트에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구방법 및 범위 = 2
• Ⅱ. 이론적 고찰 = 4
• 2.1 기포콘크리트 = 4
• 2.1.1 기포콘크리트의 정의 = 4
• 2.1.2 기포콘크리트의 구분 = 4
• 2.1.3 경량기포콘크리트의 물리적 성질 = 8
• 2.2 기포콘크리트의 용도 = 9
• 2.3 기포콘크리트의 역사 및 연구동향 = 10
• 2.3.1 기포콘크리트의 역사 = 10
• 2.3.2 기포콘크리트의 연구동향 = 11
• 2.4 기포콘크리트의 물성에 영향을 미치는 주요인자 = 13
• 2.4.1 기포제 = 13
• 2.4.2 단위용적중량 = 16
• 2.4.3 기포율 = 17
• 2.5 경량기포콘크리트의 관련 규격 = 18
• 2.5.1 현장타설용 경량기포콘크리트 = 18
• 2.5.2 경량기포콘크리트 시험방법 = 19
• 2.6 유리섬유 보강 콘크리트 = 20
• 2.6.1 유리섬유의 종류 및 특성 = 20
• 2.6.2 유리섬유 보강 콘크리트의 특성 = 22
• Ⅲ. 실험 = 25
• 3.1 실험개요 = 25
• 3.2 사용재료 = 26
• 3.2.1 시멘트 = 26
• 3.2.2 동물성 기포제 = 26
• 3.2.3 유리섬유 = 27
• 3.3 기포콘크리트의 배합 = 28
• 3.4 시험체 제작 및 시험방법 = 30
• 3.4.1 시험체 제작 = 30
• 3.4.2 측정 = 30
• Ⅳ. 실험결과 및 고찰 = 32
• 4.1 용적변화 = 35
• 4.2 플로우 = 36
• 4.3 단위용적중량 = 39
• 4.4 압축강도 = 42
• Ⅴ. 결론 = 45
• 참고문헌 = 47
• Abstract = 48