본 연구에서는 SBR라텍스 및 재유화형 EVA 분말수지를 혼입한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트를 제조하여 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 투수계수, 강도 및 동결융해 저항성에 미치는 폴리머-시멘트비의 영향을 구명하였다. 그 결과, 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 연속공극률 및 투수계수는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 압축, 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 동결융해 저항성 역시 폴리머의 혼입에 따라 증진되었다. 이와 같은 효과는 폴리머의 혼입에 의해 시멘트 수화물과 골재간의 접착성이 개선되기 때문이라 판단된다.
본 연구에서는 SBR 라텍스 및 재유화형 EVA 분말수지를 혼입한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트를 제조하여 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 투수계수, 강도 및 동결융해 저항성에 미치는 폴리머-시멘트비의 영향을 구명하였다. 그 결과, 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 공극률, 연속공극률 및 투수계수는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 압축, 인장 및 휨강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였다. 또한 투수성 폴리머 시멘트 콘크리트의 동결융해 저항성 역시 폴리머의 혼입에 따라 증진되었다. 이와 같은 효과는 폴리머의 혼입에 의해 시멘트 수화물과 골재간의 접착성이 개선되기 때문이라 판단된다.
The permeable polymer-modified concrete has a lot of internal voids, which has more excellent performance in permeability and durability than asphalt and cement concrete. Therefore, the purpose of this study is to ascertain the strength properties of water-permeable polymer concretes with SBR latex ...
The permeable polymer-modified concrete has a lot of internal voids, which has more excellent performance in permeability and durability than asphalt and cement concrete. Therefore, the purpose of this study is to ascertain the strength properties of water-permeable polymer concretes with SBR latex and redispersible polymer powder. The water-permeable polymer concretes using SBR latex and redispersible polymer powder with water-binder ratio of 29 %, polymer-cement ratios of 0, 5, 10, 15 and 20 % are prepared, and tested for compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, water permeablility. From the test results, improvements in the strength properties of the water-permeable polymer concretes due to the addition of the SBR latex and redispersible polymer powder are discussed.
The permeable polymer-modified concrete has a lot of internal voids, which has more excellent performance in permeability and durability than asphalt and cement concrete. Therefore, the purpose of this study is to ascertain the strength properties of water-permeable polymer concretes with SBR latex and redispersible polymer powder. The water-permeable polymer concretes using SBR latex and redispersible polymer powder with water-binder ratio of 29 %, polymer-cement ratios of 0, 5, 10, 15 and 20 % are prepared, and tested for compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, water permeablility. From the test results, improvements in the strength properties of the water-permeable polymer concretes due to the addition of the SBR latex and redispersible polymer powder are discussed.
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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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