[논문]오토클래이브양생에 의한 시멘트 혼화용 폴리머의 내구성

주명기; 이윤수

doi:10.4334/jkci.2003.15.6.888

[국내논문] 오토클래이브양생에 의한 시멘트 혼화용 폴리머의 내구성
Durability of Polymers for Cement Modifier in Autoclave Cure 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.15 no.6, 2003년, pp.888 - 893

주명기 (주성대학 콘크리트 보수보강재료 연구소) , 이윤수 (주성대학 콘크리트 보수보강재료 연구소)

초록
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본 연구는 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트에 오토클래이브양생을 적용하면 이들의 제성질은 폴리머의 종류에 크게 의존된다. 따라서 본 연구에서는 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼전으로 제작된 폴리머 필름의 오토클래이브양생을 실시하여 그 내구성을 기초물성 및 적외 흡수 스펙트럼의 변화로부터 검토하였다. 그 결과 오토클래이브양생에 의해서 SBR 필름은 성능이 저하되지 않았지만, EVA 및 PAE 필름은 상당히 성능이 저하되었으므로 오토크래이브 양생을 적용하는 경우, SBR 혼입 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트는 성능이 저하되지 않았지만, EVA 및 PAE 혼입 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트는 폴리머의 비누화에 의해서 뚜렷하게 성능이 저하된다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to make clear the durability of the polymer films formed in the autoclaved polymer-modified mortars and concretes. The polymer films prepared with polymer dispersions such as a styrene-butadiene rubber (SBR) latex, a poly (ethylene-vinyl acetate)(EVA) emulsion and a polyacrylic ester (PAE) emulsion for polymeric admixtures are exposed to autoclaving at 18$0^{\circ}C$ in temperature and 1.01 MPa in vapor pressure, and subjected to tensile test and infrared spectroscopy. The durability of the polymer films is evaluated from the application of autoclaving to the polymer films under saturated Ca(OH)$_2$ solution immersion causes no degradation for SBR films and a significant degradation due to the saponification of the polymers for EVA and PAE films. Accordingly, in the application of autoclaving to polymer-modified mortars and concretes, it is suggested that SBR-modified mortars and concretes are hardly degraded but EVA- and PAE-modified mortars and concretes are markedly degraded by the saponification of the polymers.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트에 오토클래이브양생을 적용했을 경우에 이들의 강도 특성이 폴리머 필름의 내구성에 기인되는 것이라 판단하여 이를 구명할 목적으로 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼전으로부터 제작한 폴리머 필름을 오토클래이브양생을 실시하여 그 내구성을 기초물성 및 적외 흡수 스펙트럼의 변화로부터 실험적으로 구명하였다.
본 연구는 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼전으로부터 제작한 폴리머 필름을 오토클래이브양생을 실시하여 그 내구성을 기초물성 및 적외 흡수 스펙트럼의 변화로부터 실험적으로 구명한 것으로서, 본 연구를 통해 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

℃ 에서 바람이 닿지 않도록 건조하였다. 건조 후에 폴리에스테르 시트로부터 폴리머 필름을 떼어낸 후 5일 건조 [20℃, 60% (RH)]하여 공시 폴리머 필름을 제작하였다.
JIS K 6828 (합성수지 에멀젼의 시험방법)에 의해서 공시 폴리머 필름의 최저 조막온도를 측정하였다.
JIS K 6251 (가황고무의 인장시험방법)에 준하여 속도 50mm/min로 공시 시험체의 인장특성 시험을 행하고 인장강도 및 신장률을 구하였다.
오토클래이브양생 후 공시 폴리머 필름의 인장특성 시험을 행하여 인장강도 및 신장률을 구하였다.
오토클래이브양생 전후의 공시 폴리머 필름에서 톨루엔으로 유출시킨 시료에 관해서 적외분광 광도계를 이용하여 박막법에 의해서 파수 4000~600cm^-1범위의 적 외 흡수스펙트럼을 측정하였다.

대상 데이터

시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼전으로서는 JIS A 6203 (시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼전 및 재유화형 분말수지) 에 규정한 스티렌 부타디엔 고무 (SBR) 라텍스, 에틸렌 초산 비닐 (EVA) 및 폴리 아크릴산 에스테르 (PAE) 에멀젼을 사용하였다. 폴리머 디스퍼전의 성질은 Table 1과 같다.

이론/모형

JIS K 7121 (플라스틱의 전이온도 측정방법)에 의하여 공시 폴리머 필름의 유리전이온도를 측정하였다.

성능/효과

기초물성을 비교해 보면 SBR, EVA 및 PAE 필름의 최저 조막 온도 유리전이온도 및 인장강도는 폴리머 3종류 사이에 뚜렷한 차이는 없었으나, SBR 및 EVA 필름의 신장률은 같은 정도였고, PAE 필름의 신장률은 SBR 및 EVA 필름의 약 1/2이하로 나타났다.
Ca(OH)₂의 포화수용액 미침지상태에서의 오토클래이브양생 전후의 폴리머 필름 특성을 비교해보면, SBR 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 약 20% 정도로 작았지만, EVA 필름의 인장강도 저하는 40% 이상, PAE 필름의 신장률 저하는 60%정도를 보였다
Ca(OH)2 포화수용액 침지상태에서의 오토클래 이브 양 생전 후의 폴리머 필름 특성을 비교하면, SBR 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 25% 정도로 작았지만 EVA 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 66% 및 81%로 PAE 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 43% 및 44% 정도로 나타났다. 또한, SBR 필름과 비교해서 오토클래이브양생및 Ca(OH)₂ 포화수용액 침지상태에서 오토클래 이브 양생에 의한 EVA 및 PAE 필름의 성능저하가 뚜렷한 것을알 수 있었다 이것은 Table 4의 오토클래이브양생 전후의 SBR, EVA 및 PAE 필름 상태의 변화에서도 미루어 알 수 있다.
2는 오토클래이브양생 전 및 Ca(0H)₂의 포화 수용액 침지상태에서의 오토클래이브양생 후 EVA필름의 적외흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다. 오토클래이브양생 후 EVA 필름의 적외 흡수 스펙트럼은 오토클래이브양생 전 EVA 필름의 것보다 약 3300cm^-1(파장수)의 하이드록시기(-OH)의 피크가 증가하고, 1720cm^-1의 에스테르 결합 (-COO-)의 피크가 감소하였다. 이것은 Fig.
오토클래이브양생 후 PAE 필름의 적외 흡수 스펙트럼은오토클래이브양생 전 PAE 필름의 적외 흡수 스펙트럼과 비교해서 1720cm^-1의 에스테르 결합(-COO-)의 피크가 감소하였고, 1580cm^-1의 칼본산염의 피크가 나타났다. 이것은 Fig.
1) 기초물성을 비교하여 보면 SBR, EVA 및 PAE 필름의 최저 조막온도 유리전이온도 및 인장 강도는 폴리머 3종류간의 뚜렷한 차이는 없었으며, 또한 SBR 및 EVA 필름의 신장률은 같은 정도였으나, PAE 필름의 신장률은 SBR 및 EVA 필름의 약1/2 이하로 나타났다.
2) 오토클래이브양생 전후 폴리머 필름의 특성을 비교하면, SBR 필름의 인장강도 및 신장률의 저하는 약 20%정도로 작았지만, EVA 필름의 인장강도의 저하는 40%이상, PAE 필름의 신장률의 저하는 60% 정도를 보였다.
3) Ca(OH)₂ 포화수용액 침지 상태에서의 오토클래이브양생 전후 폴리머 필름의 특성을 비교하면, SBR 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 25%정도로 작았지만, EVA 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 66% 및 81%로 나타났고, PAE 필름의 인장강도 및 신장률 저하는 43% 및 44%정도로 나타났다.
5) 이상의 결과로부터 Ca(OH)₂ 포화수용액 침지하의 오토클래이브양생에 의해서 SBR 필름은 성능저하가 일어나지 않지만, EVA 및 PAE 필름의 내구성능은 상당히 저하하였다. 따라서 오토클래이브양생을 적용할 경우, SBR 혼입 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트의 성능은 저하하지 않지만, EVA 및 PAE 혼입 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트는 Fig.
이 결과로부터도 SBR 필름은 오토클래이브양생을 하여도 성능저하가 없다는 것을 알 수 있었다.
4) SBR 필름은 오토클래이브양생 전후 적외 흡수 스펙트럼의 변화가 거의 없었으므로 오토클래이브양생을 행하여도 성능저하가 없다는 것을 알 수 있었다.

참고문헌 (10)

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朱明基, 大濱嘉彦, 出村克宣,"ォ-トクし-ブ養生ポリマ-セメントモルタルの性質に及ぼす高爐スラク"微粉未及び高희度シリカの影響', セメント.コンクリ-ト論文集, No.53,1995,pp.717-724
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