선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한, 1994년 발행된 주택공사 보고서(대한주택공사, 1997)에 따르면 PCM(Polymer Cement Mortar)의 물성과 경제성이 우수한 것으로 평가되어, 활용 가능한 방안으로 방수분야 등 6개 분야를 소개하였고, PCM의 접합 및 보수재료로서의 기초 물성 및 활용 가능성을 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 외부 환경에 노출된 콘크리트의 노화방지 및 내구성능 유지를 목적으로 하고 기존 무기계 코팅의 장점과 유기계 코팅의 장점을 살리면서 단점은 보완하여 개발된 코팅재료인 WGS-Eco의 성능을 기존의 외국 제품들과 비교평가 하고자 접착, 흡수 및 균열 추종성의 물리 성능과 염소이온 침투저항성, 중성화 저항성 및 동결융해 저항성의 내구성능 평가를 실시하였다.
- 본 연구는 콘크리트 구조물을 보호하기 위해 개발된 코팅재와 기존 코팅재의 물리성능 및 내구성능을 비교 평가한 것으로서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
- 10×20㎝ 원주형 몰드로 제조한 콘크리트 공시체를 20±1℃의 수중에서 28일간 양생한 후 시험편 표면을 그라인더 및 브러쉬를 이용하여 정리한 후 표면에 콘크리트 보호코팅재료로 코팅하여 Fig. 7과 같이 이산화탄소의 농도를 높인 중성화 촉진시험기안에 넣어 중성화촉진 시험을 실시하였다. 촉진시험기 내의 촉진조건은 온도 23℃, 상대습도 65%, CO2농도 10%로 하였다.
- ASTM C 1202(ASTM International, 1997)의 시험방법에 준하여 #10×20㎝ 원주형 몰드로 제조한 공시체를 20±1℃의 수중에서 28일 양생한 후에 콘크리트 절단기로 절단한 시편에 콘크리트 보호용 코팅재료를 도포한 후 Fig. 5와 같이 확산셀을 구성하였으며, 확산셀의 상세도는 Fig. 6과 같다. 시험을 실시하는 동안 전해질 용액이 새지 않도록 고무로 된 실란트를 사용하였다.
- 6 배합비로 표준양생 후 콘크리트 보호 코팅재료를 도포하였다. 시험편은 다음 Fig. 4와 같이 인장시험기에서 5mm/min의 속도로 시험편을 인장시키고, 인장 시험 시간동안 도막에서 일어나는 변형은 변형 게이지와 데이터 분석기를 이용하여 변형률을 1초에 20개씩 저장하였으며 기계내의 하중 게이지 및 컴퓨터의 통계 프로그램을 이용하여 하중 변화를 측정하였다. 시험체의 측정 조건은 도장재료를 도포한 다음 표준양생 시키고 시험편을 ＋20℃ 상온 및 -20℃의 저온실에서 30분간 냉각시킨 후 -20℃의 저온에서 시험하였다.
- 1Ｖ 정도로 안정적으로 공급할 수 있어야 하며, 전류의 측정은 기지(旣知)의 저항체를 회로에 연결하여 전압을 측정함으로서 얻을 수 있다. 이 때 콘크리트 시편에 적용되는 전압에 영향이 적도록 하기 위하여 저항기를 사용하는데 가능한 작은 저항을 사용하며, 본 시험에서는 1.0Ω을 사용하였다. 확산셀에 들어가는 전해질 용액은 적용된 셀의 (-)전극에 3.
- 촉진시험기 내의 촉진조건은 온도 23℃, 상대습도 65%, CO2농도 10%로 하였다. 촉진 시험기에서의 촉진 시험 후 중성화깊이 측정은 촉진개시부터 1주, 2주, 4주로 하여 측정하며, 중성화 평가는 촉진 시험 후의 도장된 공시체를 KS F 2423에 의해 콘크리트 할렬 인장 후에 할렬면에 KS M 0015(한국표준협회, 1993)에 의거하여 1% 페놀프탈레인 용액을 분무해서 미착색 부분을 콘크리트 중성화부분으로 측정한다. 측정 시 공시체의 20곳을 측정하여 평균값을 구하였다.
- 콘크리트용 코팅재료의 중성화에 대한 저항성 평가를 위해 각각의 코팅재료를 콘크리트 시편에 코팅하고 중성화 촉진시험기에서 촉진시험 후, 페놀프탈레인 1%용액을 분무하여 중성화 깊이를 측정하였다. 코팅을 하지 않은 콘크리트 시편은 재령 7일에서 12.
- 콘크리트의 압축강도가 약 500㎏/㎠인 콘크리트로 바탕콘크리트 시험체를 제작하여 콘크리트 보호용 코팅재료를 도포하여 충분히 경화시킨 후 Fig. 2와 같이 4×4㎝ 크기의 지그(Attachment)를 접착하여 인발 접착강도를 측정하였다. 본 시험방법은 KS F 4715(한국표준협회, 2001)의 접착력 시험방법에 준하여 측정하였다.
대상 데이터
- 70×70×20mm의 모르타르 판에 코팅재료를 도포하고 14일 동안 양생한 뒤 4측면을 에폭시수지 도료로 도포한 것을 시험체로 하였다. KS F 4919(한국표준협회, 1998)에 의해서 Fig.
- 동결융해 시험을 실시하기 위해 7.5×10×40cm 크기의 각주형 공시체를 제작하였으며, 제작된 공시체에 각각의 재료를 코팅하였다.
- 본 연구에 사용된 골재는 강사를 사용하였으며 굵은 골재는 쇄석을 사용하였다. 잔골재 및 굵은골재의 물리적 성질은 Table 4와 같다.
- 본 연구에 사용된 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 사용된 시멘트의 화학성분 및 물리적 성질은 Table 3과 같다.
- 본 연구에 사용된 콘크리트 보호용 코팅재료는 개발된 코팅재인 WGS-Eco (이하 A라 함)와 국내에서 현재 사용되고 있는 것으로서 일부는 외국으로부터 수입(이하 B, C, D)된 것이며, 주성분 및 물리적 성질은 다음 Table 2와 같다.
- 콘크리트 보호용 코팅재료의 균열 추종성 시험은 국내에 소개된 시험방법이 없으므로 일본 콘크리트공학협회(日本コンクリ-ト協會, 1993)에서 제안한 방법에 따라 120×40×10mm의 모르타르판을 제작하였으며, 이때 모르타르의 배합은 보통포틀랜드 시멘트 : 모래 : 물 = 1 : 2 : 0.6 배합비로 표준양생 후 콘크리트 보호 코팅재료를 도포하였다. 시험편은 다음 Fig.
데이터처리
- 촉진 시험기에서의 촉진 시험 후 중성화깊이 측정은 촉진개시부터 1주, 2주, 4주로 하여 측정하며, 중성화 평가는 촉진 시험 후의 도장된 공시체를 KS F 2423에 의해 콘크리트 할렬 인장 후에 할렬면에 KS M 0015(한국표준협회, 1993)에 의거하여 1% 페놀프탈레인 용액을 분무해서 미착색 부분을 콘크리트 중성화부분으로 측정한다. 측정 시 공시체의 20곳을 측정하여 평균값을 구하였다.
이론/모형
- 70×70×20mm의 모르타르 판에 코팅재료를 도포하고 14일 동안 양생한 뒤 4측면을 에폭시수지 도료로 도포한 것을 시험체로 하였다. KS F 4919(한국표준협회, 1998)에 의해서 Fig. 3과 같이 물 속에 24시간 동안 약 15mm 깊이까지 침전시킨 후의 시험체 질량과 초기 시험 전 시험체 질량과의 차를 구하였다.
- 동결융해 내구성을 알아보기 위해 전자동 동결융해 시험기를 사용하였으며, KS F 2456(한국표준협회, 1993)에 따라 공기중 급속동결 수중 급속융해의 방법으로 동결융해 시험을 실시하였다.
- 2와 같이 4×4㎝ 크기의 지그(Attachment)를 접착하여 인발 접착강도를 측정하였다. 본 시험방법은 KS F 4715(한국표준협회, 2001)의 접착력 시험방법에 준하여 측정하였다.
성능/효과
- 1) 콘크리트용 코팅재의 접착강도 측정 결과 모두 24.8 kgf/cm2의 높은 접착력을 보였으며, 흡수량 측정결과는 E를 제외하고 모두 2.0g 이하로 나타나 E의 경우는 방수 효과가 매우 낮음을 알 수 있었다. 또한 균열 추종성 시험 결과 일본도로공단에서 제시하는 상온 0.
- 2) 콘크리트용 코팅재의 내구성능 평가 결과 염소이온 침투저항성은 E를 제외하고 모두 1,000 Coulomb 이하로 나타나 염소이온 투과성이 매우 낮은 영역에 해당되었고, 중성화 촉진 시험결과도 E를 제외하고 모든 코팅재가 우수한 결과를 보였다 동결융해에 대한 저항성 평가 결과는 모두 우수한 내구성을 보였다.
- 3) 이상의 결과로부터 개발된 코팅재 A는 유기계 코팅재에 비해 콘크리트를 보호하는 성능이 뒤떨어지지 않기 때문에 무기계 코팅의 장점과 유기계 코팅의 장점을 동시에 지닌 콘크리트용 코팅재라고 판단되었다.
- 콘크리트용 코팅재의 신장량을 측정한 결과 상온에서의 B, C, D의 측정 결과는 현저한 차이를 나타내지 않았다. A와 E의 경우는 낮은 신장량을 보였으나, A의 경우는 일본 도로공단에서 제시하는 규격치 이상의 값인 0.63mm로 나타나 코팅재료로서 적합한 것으로 나타났다. 반면 E는 0.
- 각각의 제품으로 코팅된 공시체의 내구성 지수는 A 및 C가 99.8%로 가장 높게 나타났으며, D가 98.6%, B가 95.5%, E가 87.1%의 순서로 나타났고 코팅하지 않은 공시체의 경우 86.6%로 나타났다.
- 결국, E를 제외하고 A를 비롯한 B, C, D는 일본도로공단의 상온에서의 균열 추종성 시험 규격인 0.4mm 만족하는 것으로 나타났다. 저온에서의 A, B, C, D 및 E의 신장량 측정결과는 각각 0.
- 공시체에 각각의 코팅재료를 코팅한 후 동결융해 저항성을 알아보기 위해 실시한 동결융해시험 결과 모두 동결융해 300사이클에 도달하여 시험을 종료하였다.
- 0g 이하로 나타나 E의 경우는 방수 효과가 매우 낮음을 알 수 있었다. 또한 균열 추종성 시험 결과 일본도로공단에서 제시하는 상온 0.4mm 이상, 저온 0.2mm 이상의 신장량 기준치를 모두 만족하는 것은 개발된 코팅재 A 및 B로 나타났다.
- 미세 균열부위를 통한 열화물질의 침투를 억제하는 방안으로 콘크리트 표면에 코팅재를 도포하는 방안이 가장 효과적이라 할 수 있다. 따라서 콘크리트 보호코팅재료의 성능 중 콘크리트의 균열 확장이 발생하더라도 코팅 막이 파괴되지 않기 위해서 보호코팅재의 균열 추종성능이 요구된다.
- 4mm 만족하는 것으로 나타났다. 저온에서의 A, B, C, D 및 E의 신장량 측정결과는 각각 0.23mm, 1.32mm, 0.18mm, 0.18mm 및 0.05mm로 나타났으며, 이 중 일본 도로공단에서 제시하는 저온에서의 신장량 0.2mm 이상을 만족하는 것은 A와 B이고 나머지는 저온에서의 신장량이 매우 작음을 알 수 있다.
- 콘크리트용 코팅재료의 중성화에 대한 저항성 평가를 위해 각각의 코팅재료를 콘크리트 시편에 코팅하고 중성화 촉진시험기에서 촉진시험 후, 페놀프탈레인 1%용액을 분무하여 중성화 깊이를 측정하였다. 코팅을 하지 않은 콘크리트 시편은 재령 7일에서 12.7mm의 중성화 깊이를 보였으나, 콘크리트 보호용 코팅재료인 A, B, C 및 D로 코팅한 시험체는 거의 중성화가 진행되지 않아 일본도로공단의 규격에 적합한 것으로 나타났으며, 이산화탄소의 침투 억제성이 우수함을 알 수 있었다 반면 E의 경우 중성화 촉진 재령 7일에 6.2mm, 재령 28일에 16.5mm로 코팅하지 않은 경우의 약 90%정도로 중성화 억제 성능은 거의 없는 것으로 판단된다. Fig.
- 콘크리트 보호용 코팅재료의 염소이온 침투 저항성 평가를 위해 통과전하량을 측정한 결과 코팅하지 않은 콘크리트의 통과전하량이 2,179Coulomb로 Table 5의 평가기준에 근거하여 보통 영역인 것으로 평가되었으며, A, B, C 및 D의 통과전하량은 1,000Coulomb 이하로 염소이온 침투가 매우 낮은 영역으로 나타났다. 그러나 E의 경우는 1,830Coulomb로 염소이온 투과성이 낮은 영역에 해당되었다.
- 콘크리트 보호용 코팅재료인 A, B, C, D 및 E의 재령 28일 접착강도는 29.7 ㎏f/cm2, 28.7 ㎏f/cm2, 28.8 ㎏f/cm2, 26.9 ㎏f/cm2 및 24.8 ㎏f/cm2로 나타나 일본도로공단의 코팅재료 규격에서 요구하는 접착강도 10㎏f/cm2 이상을 만족하였으며, A의 접착강도는 시험에 사용된 코팅재료 중 접착력이 가장 우수한 것으로 판단되었다. 다음 Fig.
- 콘크리트용 코팅재의 방수성능을 알아보기 위해 흡수 시험을 실시한 결과는 Fig. 10과 같으며, A의 경우 흡수량이 0.7g으로서 가장 낮게 나타났고 E를 제외하고 모두 기준치 2.0g 이하로 나타났다. 따라서 A는 수로 구조물이나 정수장, 물탱크 및 지하구조물 등 수밀을 요하는 구조물에 적합한 것으로 판단된다.
- 콘크리트용 코팅재의 신장량을 측정한 결과 상온에서의 B, C, D의 측정 결과는 현저한 차이를 나타내지 않았다. A와 E의 경우는 낮은 신장량을 보였으나, A의 경우는 일본 도로공단에서 제시하는 규격치 이상의 값인 0.
후속연구
- 4) 본 연구에서 사용된 코팅재의 시공성 및 경제성 또한 검토가 이루어져야 할 것으로 판단되나, 개발된 코팅재 A는 수입제품인 B, C 및 D에 비해서 성능이 뒤떨어지지 않기 때문에 외국 제품의 수입 대체효과가 뛰어나며 추후 보다 더 나은 성능을 가진 코팅재료의 개발이 지속되어야 할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.