캡슐형 팽창재 및 결정촉진제를 사용한 모르타르의 자기치유 효과

국문 초록 (Abstract)

건설 산업에서의 구조물은 최초 균열이 발생한 다음 시간 경과에 따라 보수시간과 보수 비용이 비례적으로 증가하기 때문에 균열 발생 초기에 미세 균열에 대하여 보수조치를 해야만 보수시간과 보수 비용을 최소화 할 수 있다. 또한, 구조물의 재료적 특성 이외에도 다양한 열화 과정을 거치면서 균열이 발생하기 때문에 수시로 구조물을 점검하여 빠른 관찰과 조치가 이루어져야 경제적인 비용뿐만 아니라 구조물의 안전성을 확보할 수 있다. 하지만 실제 구조물을 수시로 점검하는 것은 여건상 어려운 실정이며, 특히 사람이 투입될 수 없는 구조물의 경우에는 관찰뿐만 아니라 효과적으로 보수를 실시할 수 없는 경우가 발생한다. 그러나 자기치유 성능이 부여된 구조물은 균열이 발생하더라도 관찰과 직접적인 보수작업 없이 구조물의 균열을 치유할 수 있기 때문에 건설 산업에 있어서 자기치유 기술은 구조물의 균열 저감 및 복구에 있어서 매우 유효한 기술 중 하나이며, 구조물의 신뢰성을 높이고 공용기간을 향상 시키는데 매우 중요한 검토사항이라 할 수 있다
따라서, 본 연구에서는 무기계 자기치유 재료로 팽창재 및 결정촉진제를 사용하고 사용된 재료의 반응성을 제어하기 위해 캡슐 형태로 제조하여 자기치유 재료로 사용하였다. 또한 [배원호, 2017 and 김성우, 2017]에서 제안한 투수시험에 의하여 사용재료의 자기치유 특성을 검토하여 시험방법에 대한 적립과 사용된 재료의 자기치유 재료로서의 적용 가능성을 고찰하고자 한다.
본 연구에서 자기치유에 효과적인 무기계재료인 팽창재 및 결정촉진제를 배합시 물 혹은 시멘트와 반응을 최소화하기 위해 캡슐화 과정을 거처 캡슐형 팽창재 및 결정촉진제를 사용한 결과를 종합하였을 때 최적배합은 캡슐형 팽창재 및 결정촉진제의 조성비율은 3:1로 판단된다. 또한, 잔골재 대비 치환율을 6% 및 8% 치환시 유동성과 압축강도는 근사한 시험결과를 나타냄으로 잔골재 대비 8%를 사용한 경우 기초물성과 자기치유 성능을 갖는 최적의 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the construction industry, the repair time and repair cost of the structure increase proportionally with the lapse of time after the initial crack, so that the repair time and repair cost cannot be minimized unless repair measures are taken for the fine crack in the early stage of crack generation. In addition to the material characteristics of the structure, since cracks are generated through various deterioration processes, the structure can be inspected at any time, and the safety of the structure can be ensured not only by the economic cost but also by early observation and measures. However, it is difficult to inspect the actual structure at any time due to the environment, and in particular, in the case of a structure which cannot be input by a person, not only observation but also repair cannot be performed effectively. However, the structure provided with self-healing performance can be cured without observation and direct repair work even if cracks occur, so the self-healing technology in the construction industry is one of the most effective techniques for reducing and restoring cracks in the structure, which can be regarded as a very important consideration in improving the reliability of the structure and improving service life.
Accordingly, an expansion material and a crystal accelerator are used as the inorganic self-healing material, and the material is produced in a capsule form and used as the self-healing material in order to control the reactivity of the material used. In addition, we will examine the self-healing characteristics of the used materials based on the pitcher test proposed in [Bae Won-ho, 2017 and Kim Seong-woo, 2017], and examine the accumulation of the used materials for the test method and the applicability of the used materials as self-healing materials.
In the present study, when results of using a capsule type expansion material and a crystal accelerator through an encapsulation process are integrated in order to minimize water or cement and reaction when mixing the expansion material and the crystal accelerator which are inorganic materials effective for self-healing, the composition ratio of the capsule type expansion material and the crystal accelerator is judged to be 3:1. In addition, since fluidity and compression strength at the time of replacing the fine aggregate by 6% and 8% show approximate test results, it is judged that the optimum effect having basic physical properties and self-healing performance can be obtained when 8% is used for the fine aggregate.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 논문 구성 3
• 제 2 장 자기치유 기술 및 평가방법 4
• 2.1 자기치유 기술의 정의 및 기술 동향 4
• 2.1.1 자기치유의 정의 4
• 2.1.2 자기치유의 기술의 메커니즘 6
• 2.1.3 캡슐활용 자기치유 기술 11
• 2.1.4 캡슐활용 자기치유 연구 동향 12
• 2.2 자기치유 성능평가방법 및 성능평가기술 동향 14
• 2.2.1 투수시험에 의한 자기치유 성능평가 연구 동향 21
• 2.2.2 콘크리트의 투수이론 23
• 제 3 장 실험 연구 26
• 3.1 실험 개요 26
• 3.1.1 배합 변수 27
• 3.2 사용 재료 28
• 3.2.1 자기치유 재료 28
• 3.3 평가 방법 34
• 3.3.1 모르타르 기초물성 평가방법 34
• 3.3.2 자기치유 성능평가 방법 36
• 제 4 장 실험 결과 및 분석 45
• 4.1 모르타르 기초물성 실험결과 45
• 4.2 자기치유 성능평가 50
• 제 5 장 결 론 83
• 참고 문헌 85
• ABSTRACT 95