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Hybrid 나일론 섬유보강 에폭시 콘크리트의 압축강도 특성
이재평 ( Jaepyeong Lee ),성찬용 ( Chanyong Sung ),남기성 ( Kisung Nam ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
최근 공업화에 따른 대기오염과 수질오염이 증가함에 따라 물의 산성화 같은 환경오염 인자로 인해 구조물의 내구 연한이 점차 감소되는 경향을 보이고 있다. 그 이유는 콘크리트 자체의 압축강도는 우수하나 균열에 약하고 인장, 휨에 취약할 뿐만 아니라 에너지 흡수능력이 작아 취성파괴가 생기는 약점을 지니고 있기 때문이다. 콘크리트의 수명을 단축하는 요인 중 기상조건에 의한 내후성은 기온, 습도 등의 영향을 받으며, 그 중 가장 큰 영향을 미치는 것이 자외선이다. 따라서 시멘트 콘크리트의 내후성은 내구성을 평가하는 중요한 인자 중 하나이다. 지금까지의 연구에서 에폭시 수지는 접착성, 내약품성, 내후성 등의 성질이 우수하여 보수.보강에 널리 사용되어 왔다. 또한, 콘크리트의 취성거동을 연성거동으로 유도하고, 인장 저항력을 증대시키는 등의 시멘트 콘크리트의 단점을 개선하기 위하여 불연속성의 단섬유를 혼입한 섬유보강 콘크리트는 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성 및 내충격성 등의 성질을 개선시켜 왔다. 본 연구는 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 레미콘 배합을 기준으로 슬럼프 12±2.5cm, 공기량 4.5±1.5%, 설계 기준강도 21Mpa 이상이 되도록 예비실험을 통해 기준배합을 결정하였다. 에폭시 수지는 중량비로 시멘트의 5%를 치환하였고, 섬유는 시판품 현황 및 기존의 연구 결과를 고려하여 6mm와 19mm로 길이가 다른 나일론섬유를 혼입하였으며, 혼입률은 체적비로 0.2%, 0.15%, 0.10%, 0.05%, 0%로 19mm와 6mm를 교차로 하이브리드 한 총 12배치를 실험하였다. 그 결과, 압축강도는 모든 배합에서 재령 28일 목표강도인 21Mpa 이상을 만족하였고, 최대압축강도는 에폭시 수지 5%를 혼입하고 6mm와 19mm 나일론섬유를 각각 0.1%씩 하이브리드 한 배합에서 나타났으며, 기준배합에 비해 5% 크게 나타났다. 특히, 본 연구의 경우 생산단가를 고려하여 시멘트 모르타르에 경화제를 첨가하지 않고 목표강도를 얻으므로써 물과 항상 접촉하는 항만시설, 농업용 수리시설물에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 생산비 절감 효과를 가져올 수 있다.
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Hybrid 나일론 섬유보강 에폭시 콘크리트의 휨강도 특성
이재평 ( Jaepyeong Lee ),성찬용 ( Chanyong Sung ),남기성 ( Kisung Nam ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
콘크리트 구조물 중 휨 응력을 많이 받는 교량이나 내구성을 요구하는 지중매설물, 해양구조물, 농업시설물 등 물과 항상 접촉하는 수리구조물 등은 하중이 재하됨에 따라 균열이 발생하게 된다. 그 이유는 콘크리트는 압축강도는 우수하나 인장과 휨에 취약할 뿐만 아니라, 취성적인 성질을 갖는 단점을 가지고 있기 때문이다. 기존의 연구에서 에폭시 수지는 내약품성, 내후성 등의 성질이 우수하다는 평가를 받아왔다. 그러나 재료비의 고가로 경제성이 불리하여 널리 보급되기에는 어려움이 따랐다. 또한, 시멘트 콘크리트의 구조적 단점을 개선하기 위하여 섬유보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete, FRC)에 대한 연구가 계속되고 있다. 본 연구에서는 시멘트 입자와의 높은 부착력을 지니고, 비교적 탄성계수가 크며, 유효직경이 작아 밀실한 콘크리트를 생산할 수 있는 섬유 중 비교적 가격이 저렴한 나일론섬유를 택하여 그 길이를 달리하는 두 종류를 Hybrid하여 내구성이 월등한 섬유보강 에폭시 콘크리트를 개발하였다. 따라서, 본 연구는 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 레미콘 배합을 기준으로 슬럼프 12±2.5cm, 공기량 4.5±1.5%, 설계기준강도 21Mpa 이상, 에폭시 수지는 중량비로 시멘트의 5%를 치환하였고, 섬유는 시판품 현황 및 기존의 연구결과를 고려하여 길이가 다른 6mm와 19mm의 나일론섬유를 혼입하였으며, 혼입률은 체적비로 0%, 0.05%, 0.10%, 0.15%, 0.20%를 교차로 하이브리드 한 총 12배치를 실험하였다. 그 결과, 재령 28일의 휨강도는 압축강도의 1/6∼1/4 범위에 있었으며, 최대휨강도는 에폭시 수지를 혼입하고, 6mm의 나일론섬유 0.1%와 19mm의 나일론섬유 0.1%를 하이브리드 한 배합에서 기준배합에 비해 23% 크게 나타났다. 또한, 6mm 또는 19mm를 단일로 혼입한 배합의 경우와 6mm와 19mm를 하이브리드 한 배합의 경우에는 19mm 나일론섬유 단일혼입 및 혼입률이 높은 배합에서 상대적으로 휨강도가 크게 나타났다.
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