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탄소섬유 및 유리섬유로 보강한 재생 폴리머 콘크리트의 공학적 특성
노진용,성찬용,Noh, Jin Yong,Sung, Chan Yong 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.3
This study was performed to evaluate engineering properties of carbon and glass fiber reinforced recycled polymer concrete. Fiber reinforced recycled polymer concrete were used recycled aggregate as coarse aggregate, natural aggregate as fine aggregate, $CaCO_3$ as filler, unsaturated polyester resin as binder, and carbon and glass fiber as fibers. The compressive and flexural strength of carbon fiber reinforced recycled polymer concrete were in the range of 68~81.5 MPa and 19.1~21.5 MPa at the curing 7days. Also, the compressive and flexural strength of glass fiber reinforced recycled polymer concrete were in the range of 69.4~85.1 MPa and 19~20.1 MPa at the curing 7days. Abrasion ratio of carbon and glass fiber reinforced recycled polymer concrete were decreased 21.6 % and 11.6 % by fiber content 0.9 %, respectively. After impact resistance test, drop numbers of initial and final fracture were increased with increase of fiber contents. Accordingly, carbon fiber and glass fiber reinforced recycled polymer concrete will greatly improve the hydraulic structures, underground utilities and agricultural structures.
노진용 ( Jinyong Noh ),성찬용 ( Chanyong Sung ),김영익 ( Youngik Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
현대 문명의 급속한 발전과 더불어 건설구조물의 많은 부분을 차지하고 있는 콘크리트에 대하여 강도, 내구성, 기능성, 시공성 등 성능향상에 대한 요구가 높아지고 있으며, 90년대 이후로 고분자 재료인 폴리머를 이용하여 기존의 콘크리트와는 현저히 다른 성질을 갖는 새로운 콘크리트를 개발하여 활용하기 위한 연구가 활발히 전개되고 있다. 또한, 콘크리트 구조물의 노후화, 성능저하 등으로 인해 발생되는 폐콘크리트는 사회적으로 극심한 환경오염 문제로 대두되며 그 양은 급증하고 있으나, 재활용률은 그리 높지 않은 실정이다. 한편, 콘크리트의 압축강도는 우수하나 인장력이 약하고 급작스런 파괴를 일으키는 취성적 성질과 균열을 발생시키는 본질적인 단점을 가지고 있어, 이러한 콘크리트의 취성거동을 연성거동으로 유도하고 콘크리트의 인장저항력을 증대시키며, 국부적인 균열의 생성 및 확대를 억제하는 등의 제반 역학적 성질을 개선하기 위한 연구로 단섬유상의 섬유질 재료를 불규칙한 배열로 콘크리트 속에 랜덤 분산시켜 넣은 섬유보강 콘크리트가 연구되고 있다. 그 중 탄소섬유는 고강도, 초경량성으로 고정하중의 추가없이 휨 부재의 구조적 내하력 증진 및 PC강재나 철근의 대체용으로 검토되고 있다. 본 연구에서는 자연생태계 및 환경보전을 위하여 친환경 재활용 조골재를 사용하였으며, 바인더로는 불포화 폴리에스터 수지를 사용하였다. 또한 콘크리트의 단점인 취성적 성질을 개선하기 위해 사용한 탄소섬유는 길이 6mm를 사용하여 유리섬유를 혼입한 것과 비교해 특성을 평가하였으며, 섬유 혼입율은 전체 체적의 0.3%에서 1.5% 범위로 사용하였다. 또한, 바인더로 사용된 불포화폴리에스터 수지는 경제성과 섬유 뭉침 현상이 발생하지 않는 범위에서 최적배합을 도출하였다. 따라서, 본 연구에서는 휨을 많이 받는 도로교, 슬래브와 같은 구조물에 사용하기 위해 탄소섬유를 사용하여 섬유보강 재생 폴리머 콘크리트를 개발하고 재령과 섬유 혼입률에 따른 휨인성을 비교 구명하는데 그 목적이 있다.
탄소섬유보강 재생 폴리머 콘크리트의 강도 및 응력변형률 특성
노진용 ( Jinyong Noh ),성찬용 ( Chanyong Sung ),김영익 ( Youngik Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
시멘트 콘크리트는 최근까지 건설재료로써 가장 널리 사용되고 있으나, 수축에 따른 균열, 낮은 강도 및 내약품성이 낮아 초고층화 및 대형화 될 뿐만 아니라, 노출 환경이 열악화되어 구조물에 적용하기에는 부적합 사례가 증가하고 있다. 이에 시멘트 콘크리트의 강도 및 내구성 등을 개선하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있으며, 특히 불포화폴리에스터 수지를 사용한 폴리머 콘크리트의 경우, 조기강도 발현 특성, 높은 강도 및 내약품성 등으로 시멘트 콘크리트의 단점을 개선할 수 있는 건설재료로 많은 연구가 이루어지고 있다. 또한, 시멘트 콘크리트의 취성적 성질 및 균열 특성을 개선하기 위하여 폴리프로필렌섬유, 유리섬유 및 나일론 섬유 등이 일부 대체재로써 사용되고 있으며, 최근에 각광받고 있는 탄소섬유는 다른 섬유에 비하여 역학적 성능과 내열성 및 화학적 안정성 등이 월등하고, 다른 섬유에는 없는 밸런스 성능을 갖고 있어 콘크리트에 적용할 경우 시너지효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 바인더로 불포화폴리에스터 수지를 사용하였으며, 건설폐기물의 활용 측면에서 재생굵은골재를 사용하였다. 폴리머 콘크리트의 취성적 성질을 개선하기 위해 보강된 탄소섬유는 길이 6mm 섬유를 사용하여 유리섬유를 혼입한 것과 비교해 특성을 평가하였으며, 섬유 혼입율은 전체 체적의 0.3%에서 1.5% 범위로 사용하였다. 탄소섬유 보강 폴리머 콘크리트의 제작을 위한 최적배합은 경제성을 고려하여 섬유 뭉침 현상이 발생하지 않는 범위내에서 최소 바인더 함량을 결정하였다. 따라서, 본 연구에서는 탄소섬유를 보강한 탄소섬유보강 폴리머 콘크리트를 개발하여, 섬유 길이 및 섬유 혼입율에 따른 탄소섬유 보강 폴리머 콘크리트의 압축강도, 휨강도, 응력-변형율 및 내산성을 평가하는 데 그 목적이 있으며, 압축강도는 혼입율이 증가할수록 4.6~17% 감소하였으며, 휨강도는 혼입율이 증가함에 따라 최대 16%까지 증가하는 경향을 보였다.
폐타이어 칩 및 에폭시를 활용한 탄성 복합체의 개발 - 강도와 내구성을 중심으로 -
성찬용,노진용,Sung, Chan Yong,Noh, Jin Yong 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.1
This study was performed to evaluate the strength and durability properties of modified epoxy composites with waste tire chip, recycled coarse aggregate, filler and modified epoxy to improve elongation and elasticity of epoxy. Additionally, for comparing to modified epoxy and unsaturated polyester resin as a binder, unsaturated polyester resin composites were developed in the same condition. The mix proportions were determined to satisfy the requirement for the workability and slump according to aggregate size and binder content. Tests for the compressive and flexural strength, freezing and thawing and durability for 20 % sulfuric solution were performed. The compressive and flexural strength of modified epoxy composites were in the range of 34.9~61.6 MPa and 10.2~18.3 MPa at the curing 7 days, respectively. Also, the compressive and flexural strength of unsaturated polyester resin composites were in the range of 44.2~77.8 MPa and 11.3~20.8 MPa at the curing 7 days, respectively. After 300 cycles of freezing and thawing, weight decrease ratio and durability factor of modified epoxy composites were in the range of 0.8~1.9 % and 95~98, respectively. Accordingly, modified epoxy composites will greatly improve the durability of concrete.
성찬용 ( Chanyong Sung ),노진용 ( Jinyong Noh ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-
콘크리트 포장 및 교량 등 각종 구조물은 온도변화에 따라 미량의 신축을 하게 되며 하중이 재하됨에 따라 각 단면은 변형을 하게 된다. 따라서 이러한 온도변화에 의한 신축작용과 하중재하에 의한 균열을 방지하기 위하여 일정 길이마다 단면을 횡단하여 신축이음을 설치하도록 규정하고 있다. 그러나 신축이음장치는 콘크리트의 건조수축, 온도변화 및 활하중 등에 의한 상부구조의 변형과 변위에 의해 발생되는 구조물의 응력을 해소하는 반면에 신축이음 장치에 접하는 콘크리트면에 응력이 집중함으로써 경계부에서 콘크리트의 마모, 탈락 및 균열 등이 발생하여 구조물의 내구연한 감소의 주원인이 되고 있다. 최근에는 강도 특성 및 화학 저항성이 우수한 에폭시 및 불포화 폴리에스터 수지를 바인더로 활용한 폴리머 콘크리트가 다양한 구조물에 적용되고 있으며, 특히 강성체를 형성하는 에폭시 바인더에 고무계 고분자를 혼입함으로써 연성 특성을 부여한 변성 에폭시의 활용이 점차 증가하고 있다. 또한, 국내에서 발생하는 고형폐기물 중 폐타이어가 2012년에 약 30만톤에 이르고 있으며, 이중 80%가 타이어 교체 시 발생하고 나머지 20%는 폐차 시 발생하였다. 폐타이어 처리가 사회적 및 환경적 이슈가 되면서 정부가 생산자 책임활용제를 시행함에 따라 폐타이어칩, 폐타이어 분말 및 열에너지 등 다양한 방법으로 폐타이어를 처리 및 가공하여 재활용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 신축이음 주변부 콘크리트에 탄성 특성을 부여하기 위하여 고무 혼입 변성 에폭시를 바인더로 하며, 폐타이어칩과 폐타이어 분말을 골재로 활용한 탄성 고분자 복합체를 개발하여 변성 에폭시 바인더 혼입률, 폐타이어칩의 골재에 대한 치환률 및 폐타이어 분말의 혼입량에 따른 강도, 응력-변형률, 탄성계수 및 휨인성 특성을 평가하였다.