산화그래핀의 우수한 물리적 특성은 이 재료가 시멘트 복합체의 강도 증진에 우수한 역할을 할 수 있을 것이라는 가능성을 보여준다. 그럼에도 기존의 연구를 바탕으로, 나노 소재를 사용하여 시멘트 복합체를 만드는 방법론에는 몇 가지 선결되어야 할 문제들이 존재한다. 나노 소재 현탁액의 분산 정도와 흡착수에 의한 공극 문제가 대표적인 것들이다. 이 연구에서는 낮은 분산도와 관련된 이러한 문제들을 해결하기 위해 초음파 처리와 ...
산화그래핀의 우수한 물리적 특성은 이 재료가 시멘트 복합체의 강도 증진에 우수한 역할을 할 수 있을 것이라는 가능성을 보여준다. 그럼에도 기존의 연구를 바탕으로, 나노 소재를 사용하여 시멘트 복합체를 만드는 방법론에는 몇 가지 선결되어야 할 문제들이 존재한다. 나노 소재 현탁액의 분산 정도와 흡착수에 의한 공극 문제가 대표적인 것들이다. 이 연구에서는 낮은 분산도와 관련된 이러한 문제들을 해결하기 위해 초음파 처리와 계면활성제, 소포제 등의 혼화제를 사용하였다. 초음파 처리는 20분 혹은 60분을 기준으로, 계면활성제는 나노소재에 대한 질량비 180%, 소포제는 나노소재에 대한 질량비 0.36%을 사용하였다. 또한 탄소나노튜브를 이용한 시멘트 모르타르 시편을 동시 제작하여 산화그래핀과 탄소나노튜브를 이용한 시멘트 모르타르 시편의 압축강도 증진 효과를 비교 검토하였다. 추가적으로, 배합순서에 따른 압축 강도의 평가와 물/시멘트비에 따른 압축강도 평가도 병행되었다. 실험결과 흡착수에 의한 재료 결합과 기공 발생 등의 영향이 시멘트 모르타르의 압축 강도에 중요한 변수가 된다는 것을 확인 할 수 있었고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 균일한 분산도가 유지되어야 하며 이를 위해서는 초음파 처리와 혼화제의 사용이 혼용되어야 한다는 사실도 확인 하였다. 배합순서에 따른 압축강도 영향의 실험에서는 모래와 시멘트를 우선 건비빔한 배합순서가 압축강도 증진에 가장 효과적임을 확인 하였다. 또한 물/시멘트비가 증가함에 따라 압축강도는 감소하는 경향을 보였으나, 모든 물/시멘트비에서 산화그래핀을 이용한 시편들이 기준 시험체와 비교해 우수한 압축 강도를 나타냄으로서 산화그래핀을 시멘트 모르타르에 적용하는 것에 대한 효과를 확인하였다.전술한 내용들의 원인을 분석하기 위하여 SEM 촬영과 EDS 촬영을 실시하였으며, 이를 바탕으로 시멘트의 수화반응이 진행되는 과정에서 산화그래핀과 시멘트 페이스트 사이에 적절한 결합이 발생하고 이는 균열의 전파를 저지하고 하중을 전달받는데 효과적일 것이라 판단하였다. 또한 EDS 분석을 통해 모래와 산화그래핀사이에 부착이 불량하여 모래와 현탁액을 우선 배합하는 배합이 산화그래핀의 강도증진 효과를 방해하고, 각 재료간에 배합 또한 방해하는 것을 확인할 수 있었다. 종합적으로 볼 때, 산화그래핀을 이용한 시멘트 모르타르의 강도증진이 일정부분 효과가 있음을 확인할 수 있었고, 이러한 효과는 초음파 처리, 배합의 순서, 적절한 혼화제의 사용을 통해 발현이 된다는 결과를 얻을 수 있었다.
산화그래핀의 우수한 물리적 특성은 이 재료가 시멘트 복합체의 강도 증진에 우수한 역할을 할 수 있을 것이라는 가능성을 보여준다. 그럼에도 기존의 연구를 바탕으로, 나노 소재를 사용하여 시멘트 복합체를 만드는 방법론에는 몇 가지 선결되어야 할 문제들이 존재한다. 나노 소재 현탁액의 분산 정도와 흡착수에 의한 공극 문제가 대표적인 것들이다. 이 연구에서는 낮은 분산도와 관련된 이러한 문제들을 해결하기 위해 초음파 처리와 계면활성제, 소포제 등의 혼화제를 사용하였다. 초음파 처리는 20분 혹은 60분을 기준으로, 계면활성제는 나노소재에 대한 질량비 180%, 소포제는 나노소재에 대한 질량비 0.36%을 사용하였다. 또한 탄소나노튜브를 이용한 시멘트 모르타르 시편을 동시 제작하여 산화그래핀과 탄소나노튜브를 이용한 시멘트 모르타르 시편의 압축강도 증진 효과를 비교 검토하였다. 추가적으로, 배합순서에 따른 압축 강도의 평가와 물/시멘트비에 따른 압축강도 평가도 병행되었다. 실험결과 흡착수에 의한 재료 결합과 기공 발생 등의 영향이 시멘트 모르타르의 압축 강도에 중요한 변수가 된다는 것을 확인 할 수 있었고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 균일한 분산도가 유지되어야 하며 이를 위해서는 초음파 처리와 혼화제의 사용이 혼용되어야 한다는 사실도 확인 하였다. 배합순서에 따른 압축강도 영향의 실험에서는 모래와 시멘트를 우선 건비빔한 배합순서가 압축강도 증진에 가장 효과적임을 확인 하였다. 또한 물/시멘트비가 증가함에 따라 압축강도는 감소하는 경향을 보였으나, 모든 물/시멘트비에서 산화그래핀을 이용한 시편들이 기준 시험체와 비교해 우수한 압축 강도를 나타냄으로서 산화그래핀을 시멘트 모르타르에 적용하는 것에 대한 효과를 확인하였다.전술한 내용들의 원인을 분석하기 위하여 SEM 촬영과 EDS 촬영을 실시하였으며, 이를 바탕으로 시멘트의 수화반응이 진행되는 과정에서 산화그래핀과 시멘트 페이스트 사이에 적절한 결합이 발생하고 이는 균열의 전파를 저지하고 하중을 전달받는데 효과적일 것이라 판단하였다. 또한 EDS 분석을 통해 모래와 산화그래핀사이에 부착이 불량하여 모래와 현탁액을 우선 배합하는 배합이 산화그래핀의 강도증진 효과를 방해하고, 각 재료간에 배합 또한 방해하는 것을 확인할 수 있었다. 종합적으로 볼 때, 산화그래핀을 이용한 시멘트 모르타르의 강도증진이 일정부분 효과가 있음을 확인할 수 있었고, 이러한 효과는 초음파 처리, 배합의 순서, 적절한 혼화제의 사용을 통해 발현이 된다는 결과를 얻을 수 있었다.
Excellent mechanical properties of graphgene-oxides(GOs) suggest that they seem to be one of high performance cementitious composites. Judging from previous related researches, however, the pre-requisite challenge associated with the incorporation of nano materials in cementitious mortar is poor dis...
Excellent mechanical properties of graphgene-oxides(GOs) suggest that they seem to be one of high performance cementitious composites. Judging from previous related researches, however, the pre-requisite challenge associated with the incorporation of nano materials in cementitious mortar is poor dispersion and absorbed water. In this study, effective dispersion of GOs in water could be achieved by applying ultra sonication of GOs, and by mixing with a surfactant and two types of defoamers. For this investigation, surfactant concentration at an amount of 180 wt.% of GOs and defoamers at an amount of 0.36wt% of GOs were investigated together with 20 min or 60 min ultra sonication for the desirable dispersion of GOs. MWCNTs with GOs were also used as a sort of reference comparing the increase effect of the compressive strength. In addition, the effect of mixing procedure, ultra sonication time, and W/C ratio was estimated. It was found that the coherence of mixing material and the void due to absorbed water greatly affect the compressive strength of composite material with GOs. Although dispersion of GOs is an important factor to combine nano materials in the cementitious composite, composite mortar was more affected by absorbed water. And the appropriate application time of ultrasonic energy is absolutely required. In the mixing procedure test, prior dry mixing between cement and sand is the most effective way to combine the mortar with GOs. From the experiment for the effect of W/C ratio, it was found that all the specimens with GOs demonstrate higher compressive strength than the specimen without GOs. For in-depth evaluation of all the experimental results, SEM record and EDS analysis were carried out. It is determined that since the propagation of crack was resisted and loads was transferred to GOs, the proper bond was generated between GOs and cement paste in the process of hydration. It was also found that the bond between sand grains and GOs was poor through EDS analysis, and thus pre-mix with sand and GOs was determined not to be effective for the increase of compressive strength of specimen. This is why the pre-coherence between sand and GOs could interfere with close coherence of all mixing materials such as cement, sand, water, and GOs. It is concluded that GOs can improve the nano and macro-mechanical properties of composite mortar, but this can be made by adopting proper ultra sonication, mix procedure, a surfactant and/or defoamer, W/C ratio, etc.
Excellent mechanical properties of graphgene-oxides(GOs) suggest that they seem to be one of high performance cementitious composites. Judging from previous related researches, however, the pre-requisite challenge associated with the incorporation of nano materials in cementitious mortar is poor dispersion and absorbed water. In this study, effective dispersion of GOs in water could be achieved by applying ultra sonication of GOs, and by mixing with a surfactant and two types of defoamers. For this investigation, surfactant concentration at an amount of 180 wt.% of GOs and defoamers at an amount of 0.36wt% of GOs were investigated together with 20 min or 60 min ultra sonication for the desirable dispersion of GOs. MWCNTs with GOs were also used as a sort of reference comparing the increase effect of the compressive strength. In addition, the effect of mixing procedure, ultra sonication time, and W/C ratio was estimated. It was found that the coherence of mixing material and the void due to absorbed water greatly affect the compressive strength of composite material with GOs. Although dispersion of GOs is an important factor to combine nano materials in the cementitious composite, composite mortar was more affected by absorbed water. And the appropriate application time of ultrasonic energy is absolutely required. In the mixing procedure test, prior dry mixing between cement and sand is the most effective way to combine the mortar with GOs. From the experiment for the effect of W/C ratio, it was found that all the specimens with GOs demonstrate higher compressive strength than the specimen without GOs. For in-depth evaluation of all the experimental results, SEM record and EDS analysis were carried out. It is determined that since the propagation of crack was resisted and loads was transferred to GOs, the proper bond was generated between GOs and cement paste in the process of hydration. It was also found that the bond between sand grains and GOs was poor through EDS analysis, and thus pre-mix with sand and GOs was determined not to be effective for the increase of compressive strength of specimen. This is why the pre-coherence between sand and GOs could interfere with close coherence of all mixing materials such as cement, sand, water, and GOs. It is concluded that GOs can improve the nano and macro-mechanical properties of composite mortar, but this can be made by adopting proper ultra sonication, mix procedure, a surfactant and/or defoamer, W/C ratio, etc.
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