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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 폴리머 시멘트 콘크리트의 우수한 재료 특성을 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 제조에 응용하기 위한 기초자료마련 및 현장시공이 가능한 폴리머 시멘트 콘크리트를 개발하기 위하여 시멘트 혼화용 폴리머 중에서 가장 많이 사용되고 있는 SBR과 EVA 분말 수지를 결합재로 사용하고 폴리머-시멘트비가 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 투수성, 압축강도 인장강도 휨강도 및 동결융해 저항성에 미치는 영향등을 실험적으로 구명하였다.
- 본 연구는 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 제조를 위한 기초자료를 마련하기 위하여 시멘트 혼화용 폴리머 중의 SBR 라텍스 및 EVA 분말수지를 사용하여 연구한 결과로서 얻어진 결론은 다음과 같다.
제안 방법
- 제작한 투수성 콘크리트를 치수 010x20 cm(압축강도 및 인장강도), 010x20 cm (투수시험용), 10x10x40 cm(휨강도 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진후 성형하였다. 양생방법으로서는 {2d, 습윤 [20 ℃, 80 %(RH)]+5 d, 수중(20 ℃)+21 d, 건조[20 ℃, 50 % (RH)]) 의 28일간 양생을 실시하여 공시체를 제작하였다.
- 원주형 공시체의 측면과 바닥을 완전히 밀봉하고 상부에서 물을 주입하여 공시체를 완전히 흡수시켜 물로 채운 중량을 측정한 값과 콘크리트 중의 물을 충분히 배수시킨 상태의 중량을 측정하여 그 차이를 공시체의 용적으로 나눈 값을 백분율로 나타내었다.
- 일본 콘크리트공학 협회 (JCI) 에코 콘크리트 연구 위원회의 「포러스 콘크리트의 공시체 제작법」에 의하여 잔골재 : 굵은골재를 1:5(중량비), 폴리머-시멘트계 결합재를 16% (질량비)로 하고, 시멘트에 대해서 폴리머량을 0, 5, 10, 15 및 20%로 혼입한 결합재를 물-결합재비 29 %로조정하여 강제식 믹서로 3분간 비빔을 실시하여 투수성 콘크리트를 제작하였다. 제작한 투수성 콘크리트를 치수 010x20 cm(압축강도 및 인장강도), 010x20 cm (투수시험용), 10x10x40 cm(휨강도 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진후 성형하였다.
- 제작하였다. 제작한 투수성 콘크리트를 치수 010x20 cm(압축강도 및 인장강도), 010x20 cm (투수시험용), 10x10x40 cm(휨강도 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진후 성형하였다. 양생방법으로서는 {2d, 습윤 [20 ℃, 80 %(RH)]+5 d, 수중(20 ℃)+21 d, 건조[20 ℃, 50 % (RH)]) 의 28일간 양생을 실시하여 공시체를 제작하였다.
대상 데이터
- 고무 (SBR) 라텍스를 사용하였다. 또한 시멘트 혼화용재유화형 분말수지로서는 에칠렌 초산 비닐 (EVA) 재유화형 분말수지를 사용하였다. 본 실험에 사용된 SBR 라텍스 및 EVA 재유화형 분말수지의 성질은 Table 1 및 2 와 같다.
- 본 실험에 사용된 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 잔골재는 쇄사(입경 : 5.0 mm 이하)를사용하였다.
- 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼션으로서는 스틸렌 부타디엔 고무 (SBR) 라텍스를 사용하였다. 또한 시멘트 혼화용재유화형 분말수지로서는 에칠렌 초산 비닐 (EVA) 재유화형 분말수지를 사용하였다.
이론/모형
- KS F 2322 흙의 정수위 투수시험방법에 의하여 010x20 cm의 콘크리트 공시체를 제조하여 재령 28일에 투수 계수를 즉정하였다. 투수계수 시험장치는 Fig.
- KS F 2405 (콘크리트의 압축강도 시험방법)에 의하여 공 시체의 압축강도 시험을 행하였다.
- KS F 2408 (콘크리트의 휨강도 시험방법)에 의하여 공 시체의 휨강도 시험을 실시하였다.
- KS F 2423 （콘크리트의 쪼갬 인장강도 시험방법）에 의하여 공시체의 인장강도 시험을 실시하였다.
- 동결융해시험은 KS F 2456 (급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법)에 준하여 수중 급속 동결융해시험을 하였으며, 이때 공시체의 온도는 동결시 -18 笆, 융해 시 4 ℃가 되게 하였다. 시험동안 매 50사이클 간격으로 측정하였으며, 동결융해의 반복이 300사이클이 되었을 때 시험을 완료하였다.
- 동탄성 계수는 1*1(0x40 cm인 공시체의 길이방향 양면 중앙에 종진동에 의한 공명진동을 측정하여 BS 1881 (콘크리트의 동탄성 계수 측정방법)에 준하여 측정하였으며, 상대동 탄성 계수는 다음 식으로 산출하였다
- 이때 단위용적중량시험은 KS F 2坦9에 의하여 측정하였다.
- 초음파 전파속도는 10xl0x《) cm의 공시체에 PUNDIT를 사용하여 KS F 2418 (콘크리트 중의 펄스속도 시험방법) 에준하여 측정한 후 다음 식으로 산출하였다
성능/효과
- 1) 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 연속공극률 및 투수계수는 폴리머-시멘트비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률과 투수계수는 비례관계를 보였다.
- 2) 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 압축 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였으나, 투수 계수가 증가함에 따라서는 감소하였다.
- 3) 동결융해시험에서 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량 감소율 및 초음파 전파속도 감소율은 투수성 시멘트 콘크리트보다 낮은 감소율을 보였고, 그 상대동 탄성계수 및 내구성 지수는 투수성 시멘트 콘크리트보다 크게 나타났다.
- 4는 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 연속공극률 및 투수계수와 폴리머-시멘트비의 관계를 나타낸 것이다. SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 연속공극률 및 투수 계수는 폴리머-시멘트비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. 이것은 폴리머를 혼입하는 경우 폴리머 시멘트콘크리트 내부에 형성되는 폴리머 필름에 의하여 콘크리트 내부의 공극이 감소되기 때문이라 생각된다.
- SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 압축강도는 폴리머-시멘트비가 증가함에 따라 약간 증가하는 경향을 보였다 이것은 앞서 서술한 공극률에서와 마찬가지로 폴리머 혼입에 따른 시멘트 수화물과 골재간의 접착성이 개선되어 치밀한 내부구조가 형성되기 때문이라 판단된다. SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트의 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였다. 또한, 폴리머-시멘트비 20%인 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비 0 %인 투수성 시멘트 콘크리트보다 각각 3배이상의 높은 강도를 발현하였다.
- 12는 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량감소율과 동결융해 사이클과의 관계를 나타낸 것이다. SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량감소율은 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 감소폭은 줄어들었다. 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량감소율은 투수성 시멘트 콘크리트(P/C, 0 %)의 중량감소율보다 150사이클에서 약 1龙정도의 낮은 감소율을 보였다.
- 경향을 나타냈다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률과 투수계수는 비례관계를 보였다.
- 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트의 내구성 지수는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 내구성 지수는 투수성 시멘트 콘크리트보다 약 2배 이상으로 크게 나타났다.
- 또한 폴리머의 종류에 관계없이 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 상대동탄성 계수는 폴리머■■시멘트비의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다
- SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트의 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였다. 또한, 폴리머-시멘트비 20%인 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비 0 %인 투수성 시멘트 콘크리트보다 각각 3배이상의 높은 강도를 발현하였다. 이것은 폴리머의 혼입에 따른 폴리머 필름에 의한 폴리머의 인장강도 부여 및 시멘트 수화물과 골재간의 접착이 현저히 개선되기 때문이라 판단된다7).
- 이상의 시험결과로 볼 때 투수성 시멘트 콘크리트에 폴리머를 혼입함으로써 동결융해 저항성이 개선됨을 알 수 있었다.
- 15는 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 내구성 지수와 폴리머-시멘트비와의 관계를 나타낸 것이다. 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트의 내구성 지수는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 내구성 지수는 투수성 시멘트 콘크리트보다 약 2배 이상으로 크게 나타났다.
- 5는 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 연속 공극률과 투수계수와의 관계를 나타낸 것이다. 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 연속 공극률과 투수계수와의 관계는 비례관계에 있다는 것을 알 수 있었다.
- SBR 및 EVA 혼입 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량감소율은 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 감소폭은 줄어들었다. 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 중량감소율은 투수성 시멘트 콘크리트(P/C, 0 %)의 중량감소율보다 150사이클에서 약 1龙정도의 낮은 감소율을 보였다. 이것은 폴리머의 접착성이 우수하기 때문에 시멘트 수화물과 골재의 사이에 균열이 일어나지 않아 동결융해작용이 진행되는 동안 물의 침투를 억제하는 것에 기인된다고 판단
- 11은 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 압축, 인장 및 휨강도와 투수계수와의 관계를 나타낸 것이다. 투수성 폴리머 콘크리트의 압축, 인장 및 휨강도는 투수계수가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다.
- 13은 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 초음파 전파속도 감소율과 동결융해 사이클과의 관계를 나타낸 것이다. 폴리머 종류에 관계없이 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 초음파 전파속도 감소율은 22 -32 %로 투수성 시멘트 콘크리트의 감소율보다 낮았다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 초음파전파속도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다 이것은 투수성 폴 리머 시멘트 콘크리트 내부에 형성된 폴리머 필름에 의해서 공시체에 물의 침투를 억제하여 내부에서의 동결과 융해의 반복작용을 감소시켰기 때문이라 판단된다
- 폴리머의 종류별 300사이클에서 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 상대동탄성계수는 68~79%로 보통 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 상대동탄성 계수보다 높게 나타났다. 또한 폴리머의 종류에 관계없이 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 상대동탄성 계수는 폴리머■■시멘트비의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다
- 있다. 한편 폴리머 시멘트 콘크리트에 투수성을 부여하게 되면 기존의 투수성 아스팔트나 투수성 콘크리트보다 우수한 강도 및 내구성을 가질 것이라 판단된다
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