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문제 정의
- 2)-3) 폴리머 시멘트 모르타르는 시공성 및 방수성이 우수하고 타 부재와의 우수한 접착성, 그리고 동결융해 저항성이 커 일반 시멘트 모르타르 보다 내구적이라 할 수 있다.4»5)본 연구에서는 기존의 주입용 모르타르 배합을 기초로 하여, 유동성 지표인 유하시간의 일정한 범위를 만족하는 물-결합재비를 결정한 후, 각종 실험을 통하여 폴리머 시멘트 모르타르의 주입용 모르타르로서의 적합성을 평가하였으며, 현장에서의 프리팩트 콘크리트용 주입 폴리머 시멘트 모르타르의 최적배합을 제안하고자 하였다.
제안 방법
- KS F 2426(주입모르타르의 압축 강도 시험 방법)에 따라 팽창률시험을 실시한 공시체에 대하여 재령 28일에 있어서 압축강도(04.2cm X 4.2cm) 시험과 휨강도(04.2cm x 16 cm) 시험을 실시하였다.
- 5% 혼입하여 63개 배합을 설계하였다. 배합절차는 물과 폴리머 디스퍼젼을 혼합용기 안에 넣어 섞은 후 플라이 애쉬 시멘트 잔골재를 함께 혼합하여 낮은 속도로 예비 비빔을 1분 동안 실시한 후, 빠른속도로 2분간 본 비빔을 실시하였다.
- 5, 폴리머-결합재비(P/B) 0, 5, 10, 15%, 물-결합재비(W/B)는 40-50% 범위안에서, 그리고 팽창재인. 알루미늄 분말 혼입률은 시멘트에 대하여 0.007%, 고성능 감수제는 시멘트 중량에 대하여 0.5% 혼입하여 63개 배합을 설계하였다. 배합절차는 물과 폴리머 디스퍼젼을 혼합용기 안에 넣어 섞은 후 플라이 애쉬 시멘트 잔골재를 함께 혼합하여 낮은 속도로 예비 비빔을 1분 동안 실시한 후, 빠른속도로 2분간 본 비빔을 실시하였다.
- 실시하였다. 유동성 시험에서 만족한 배합의 주입 모르타르를 그림 2와 같은 브룩필드형 점도계를 이용하여 측정하였다.
- 폴리머 디스퍼션을 이용한 프리팩트 콘크리트용 주입모르타를 제조하기 위하여 표 2와 같이 시멘트에 대한 플라이애쉬치환률(F/B) 0, 10, 20%, 결합재와 골재의 중량비 (S/B) 1:0.5, 1:1, 1:1.5, 폴리머-결합재비(P/B) 0, 5, 10, 15%, 물-결합재비(W/B)는 40-50% 범위안에서, 그리고 팽창재인. 알루미늄 분말 혼입률은 시멘트에 대하여 0.
- 표 2의 배합 증 보통모르타르와 SBR EVA 혼입 모르타르 (F/B 10%, S/B 1.5)를 주입하여 만든 프리팩트 콘크리트 (010cm X 20cm)에 대한 예비실험으로서 압축강도와 인장강도를 측정하였다.
대상 데이터
-
1.1 시멘트
멘트)의 규정에 따른 국내 S사에서 생산된 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였다
. - 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼으로는 SBR과 EVA 에멀젼을 사용하였으며, 그 성질은 표 1과 같다.
- 잔골재는 KS L 5100(시멘트 강도 시험용 표준사)의 규격품으로 주문진산 표준사를 사용하였다.
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1.4 혼화재료
혼화제는 멜라민계 고성능 감수제를 사용하였으며, B사의 플라이애쉬(분말도 3, 084 crf/g, 밀도 2.11 g/必, )를 사용하였다
.
이론/모형
- KS F 2433(주입모르타르의 블리딩률 및 팽창률 시험 방법에 의거하여 그림 3 및 그림 4와 같이 실시하였으며, 블리딩 시험시 폴리에틸렌 비닐에 공기가 들어가지 않도록 하기위하여 테이핑을 하였으며, 블리딩률과 팽창률은 시험 3시간 후에 측정하였다.
- 유동성 시험은 일본토목학회 규준의 JSCE F 521(프리팩트 콘크리트의 주입 모르터의 유동성 시험방법/ 플로 콘에 의한 방법)에 준하여 그림 1과 같은 유동성시험기를 사용하여 실시하였다. 유동성 시험에서 만족한 배합의 주입 모르타르를 그림 2와 같은 브룩필드형 점도계를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 보통 시멘트 모르타르의 압축강도는 44~48MPa 범위에 있었으며, 배합에 따라서는 SBR을 사용한 경우, 보통시멘트 모르타르보다 큰 강도를 나타낸 경우도 있으나, 전반적으로 같거나 낮은 압축강도를 나타냈다. 일반적으로 시멘트 모르타르에 폴리머디스퍼션을 혼입하면 폴리머 자체의 볼베어링 효과에 의해 같은 시공성(플로우 및 슬럼프)에서는 "를 대폭 줄일 수 있어 감수효과에 의한 압축강도도 개선되는 효과가 크나, 본 연구에서는 W/B의 차가 별로 크지 않기 때문에 탄성계수가 작은 폴리머의 혼입에 의해 압축강도가 감소하는 경향을 보인결과로 볼 수 있다. 그러나 본 연구에서도 배합의 조정에 의해 40MPa 이상의 고강도 시멘트 모르타르를 얻을 수 있었다.
- 1) 주입용 폴리머 시멘트 모르타르의 유하시간, 점도, 팽창률및 블리딩률의 시험결과, 프리팩트 콘크리트용 크라우팅 모르타르로서 시용이 가능한 배합을 도출할 수 있었다.
- 2) 주입용 폴리머 시멘트 모르타르의 경우 휨강도는 보통 시멘트 모르타르에 비해 최대 3~4배 크게 나타났으며, 압축강도의 경우에는 동일 수준이거나 약간 낮은 강도를 나타냈다.
- 3) 프리팩트 콘크리트의 압축강도는 재령 28일에서 SBR 10%가 가장 큰 강도를 나타냈으며 보통 시멘트로 만든 프리팩트 콘크리트에 비해 최대 20-25% 개선되었으며, 인장강도는 EVA 10%와 EVA 15%를 제외하면 모든 재령에서 폴리머 시멘트 모르타르로 만든 프리팩트 콘크리트가 보통 프리팩트 콘크리트보다 높은 강도를 보였다.
- 4) 폴리머 시멘트 모르타르를 프리팩트 콘크리트 주입용 모르타르로 사용할 때, SBR의 경우 P/B 10% 이하 EVA의 경우 5%, F/B 10%이하, S/B 1.0 또는 1.5를 일반적으로 사용할 수 있는 배합으로 정할 수 있다.
- 5) 본 연구는 압축강도, 휨강도 및 인장강도의 역학적 성질을 파악하였으나, 기존 연구결과인 폴리머 시멘트 모르타르의 내약품성, 내동해성, 중성화 저항성, 방수성 등 우수한 내구성°을 감안하면 보다 더 프리팩트 콘크리트용 주입 모르타르로 사용 타당성이 있는 것으로 볼 수 있다.
- 나타내고 있다. S/B의 변화에 따른 주입용 보통시멘트 모르타르의 경우, S/B가 증가함에 따라 W/B가 약간 감소하는 경향을 보였으나, 폴리머 디스퍼션을 사용한 경우에는 폴리머의 종류에 관계없이 曲가 크게 증가함을 알 수 있었다. 일반적으로 S/B가 증가함에 따라 결합재에 대한 물의 비율이 커져 유동성도 함께 증가하는데, 폴리머를 사용한 경우에는 폴리머 자체의 성질이 S/B 보다 더욱더 영향을 미친 것으로 볼 수 있다.
- EVA를 사용한 경우에는 거의 모든 배합에서 보통 시멘트 모르타르에 비해 블리딩률이 크게 낮아졌으며, P/B 15% 경우에는거의 블리딩이 일어나지 않았다. SBR의 경우에는 점도가 낮아 유동성은 양호하였으나, 블리딩을 제어할 수 있는 배합은 적은 반면, EVA는 점도가 커 유동성은 좋지 않았으나 블리딩을 크게 낮추었다. 따라서 폴리머 종류에 따라 블리딩을 제어 할 수 있는 정도가 달라 배합조정에 의해 목적을 달성할 수 있다.
- 5에서 높은 점도를 나타냈다. 또한 EVA 를 사용한 경우에는 자체 점도가 매우 커 일정한 유동성에 필요한 W/B도 SBR에 비해 15~30% 정도 높았다. 주입용 폴리머 시멘트 모르타르의 점도는 전적으로 폴리머 자체의 점도에 크게 의존함을 알 수 있었으며 일정한 유하시간을 위한 물과 플라이 애쉬 혼입에 따른 효과는 미미하였다.
- SBR을 사용한 폴리머 시멘트 모르타르의 휨강도는 최대 17 MPa로 보통시멘트 모르타르에 3~4배의 높은 강도를 나타냈다. 또한 P/B의 증가에 따라 거의 모든 배합에서 훰강도의 개선 효과가 나타났으며, 그 정도는 S/B 0.5에서 현저하였다. 또한 플라이 애쉬를 혼입함에 따라 휨강도는 S/B에 따라 약간 차이는 있으나, F/B 10%에서 양호한 휨강도를 나타냈다.
- 48% 범위에 있었으며 F/B 0%, F/B 20%, F/B 10% 순으로 블리딩률이 크게 나타났다. 또한 SBR을 사용한 경우에는 P/B 10%까지는 보통 시멘트 모르타르와 거의 비슷한 블리딩률을 나타냈으며 P/B 15%에는 크게 감소되었다. EVA를 사용한 경우에는 거의 모든 배합에서 보통 시멘트 모르타르에 비해 블리딩률이 크게 낮아졌으며, P/B 15% 경우에는거의 블리딩이 일어나지 않았다.
- 프리팩트 콘크리트는 미리 굵은골재를 채워 넣은 후 아래에서부터 위로 주입용 모르타르를 채워 나가기 때문에 일정량의 팽창에 의해 균일한 조직을 형성할 수 있다. 보통시멘트 모르타르의 팽창률은 4.00-4.78% 범위에 있었으며, SBR 에멀젼을 사용한 경우 P/B 5%에서 약간 증가하다가 P/B의 증가에 따라 크게 팽창률이 감소하여 F/B 0%, P/B 15%에서는 오히려 미세하게 나마 수축을 보였다. 일반적으로 폴리머 디스퍼션을 혼입한경우 시멘트 모르타르 조직의 건조수축 및 경화수축 등을 제어하는 역할을 하기 때문에 팽창제 혼입에 따른 팽창률의 저하를 일으킬 수 있음을 알 수 있었다.
- 또한 EVA 를 사용한 경우에는 자체 점도가 매우 커 일정한 유동성에 필요한 W/B도 SBR에 비해 15~30% 정도 높았다. 주입용 폴리머 시멘트 모르타르의 점도는 전적으로 폴리머 자체의 점도에 크게 의존함을 알 수 있었으며 일정한 유하시간을 위한 물과 플라이 애쉬 혼입에 따른 효과는 미미하였다.
- 있다. 프리팩트 콘크리트의 압축강도는 재령 28일에서 SBR 10% 가 가장 큰 강도를 나타냈으며 보통 시멘트로 만든 프리팩트 콘크리트에 비해 최대 20~25% 개선되었으며, EVA의 경우에는 같거나 약간 낮게 나타났다. 또한 장기 재령인 90 일의 압축강도는 폴리머 시멘트 모르타르로 만든 프리팩트 콘크리트 압축강도가 보통 프리팩트 콘크리트 보다 동등하거나 약간 작은 강도를 나타냈다.
- 프리팩트 콘크리트의 역학적 성질 및 내구성을 향상시키기 위한 주입용 모르타르의 배합에 관한 본 연구결과, 폴리머 시멘트 모르타르도 우수한 주입용 모르타르로 사용이 가능하며, 폴리머 종류와 P/B, S/B, W/B에 의해 성질이 크게좌우될 수 있어 현장사정과 콘크리트 사용조건에 맞는 배합선택이 중요한 것으로 나타났다.
- 또한 장기 재령인 90 일의 압축강도는 폴리머 시멘트 모르타르로 만든 프리팩트 콘크리트 압축강도가 보통 프리팩트 콘크리트 보다 동등하거나 약간 작은 강도를 나타냈다. 프리팩트 콘크리트의 인장강도는 EVA 10%와 EVA 15%를 제외하면 모든 재령에서 폴리머 시멘트 모르타르로 만든 프리팩트 콘크리트가 보통프리팩트 콘크리트보다 높은 강도를 보여, 전술한 압축강도 보다 폴리머 혼입 효과가 크게 나타났다. 이는 시멘트 매트릭스 안에서 형성된 폴리머 필림은 휨인성을 증가시키는 역할을 담당하기 때문으로 압축강도에 비해 할열 인장강도에서 큰 개선효과를 보였다.
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