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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 세종대학교가 공동으로 개발한 아크릴 수지(MMA 수지)를 사용하여 폴리머 콘크리트를 개발하고, 다양한 물리 역학적 시험을 통해 박층 교면포장재로서 아크릴 콘크리트의 적용 가능성에 대한 검토를 수행하였다. 본 연구에서 개발한 아크릴 콘크리트는 아크릴 수지와 경화재, 충진재 (탄산칼슘 및 규사) 등으로 구성되어 있다.
- ·일반적으로 사용되고 있는 시멘트 콘크리트는 경제성 및 구조특성상의 장점을 가지고 있으나 경화시간 및 작은 인장강도, 내약품성 취약 등의 단점을 가지고 있다. 본 연구는 결합재를 고분자 화학구조를 가지는 폴리머로 대체하여 고강도 및 경량화, 내구성 향상을 증대시켜 박층 교면포장에 사용될 고성능 아크릴 콘크리트 개발에 대한 연구를 진행 하였으며, 중요한 연구 결과를 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 2차 시험에서는 표 2에서 보는바와 같이 1차 시험에서 결정된 1종류의 탄산칼슘을 사용하여 규사의 입경과 배합비율을 달리하여 시험을 실시하였다. 또한 3차 시험에서는 1차 및 2차 시험에서 결정된 탄산칼슘 및 규사에 대해 이들의 배합비율은 일정하게 고정을 하고 표 3에서 보는바와 같이 수지의 첨가량만을 조절하여 시험을 실시하였다.
- 경화 시 발생되는 수축량을 측정하기 위하여 콘크리트 건조수축 시험과 동일한 시험 방법으로 경화수축을 측정하였고, 결과는 그림 2와 같다. 그림에서 CH 1과 2는 56번 시편을 CH 3과 4는 67번 시편을 나타낸다.
- 아크릴 콘크리트는 콘크리트 보수 및 교면 방수 등 다양한 용도로 사용되므로 기존 콘크리트 바닥판과의 접착성은 매우 중요한 요소이다. 따라서 MMA 폴리머를 시편에 도포한 후 그 윗면에 아크릴 콘크리트를 타설하여 접착인장 시험을 실시하였다. 그 결과 접착인장강도 값이 +20℃ 및 -20℃에서 각각 13.
- 아크릴 콘크리트를 교면포장재로 사용할 경우 기존 콘크리트 바닥판과의 접착성은 매우 중요한 요소이다. 따라서 본 연구에서는 직경 5cm, 높이 3cm 콘크리트 시편을 제작하고, 시편의 상면에 MMA 폴리머를 도포한 후 그 윗면에 아크릴 콘크리트를 타설하여 시편을 제작하였다. 시험은 -20℃와 +20℃ 두 온도에서 시험을 실시하여 아크릴 콘크리트와 일반시멘트 콘크리트와의 접착력을 평가하였다.
- 본 연구에서 개발한 아크릴 콘크리트는 아크릴 수지와 경화재, 충진재 (탄산칼슘 및 규사) 등으로 구성되어 있다. 따라서 이러한 구성성분의 종류 및 배합비율 등이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 점도시험, 압축 및 인장강도 시험, 휨시험, 경화수축 및 열팽창계수 시험 등을 실시하였다.
- 또한 워커빌리티 측면에서도 점도가 113,384cP로서 시공성이 양호한 것으로 판단된다. 따라서 혼합규사의 입자크기 및 배합비율 결정 시험에서는 53 (270Mesh) 크기의 탄산칼슘을 사용하여 혼합규사의 입자크기 및 배합비율이 아크릴 콘크리트의 물성에 어떠한 영향을 미치는지 시험을 수행하였다.
- 또한 3차 시험에서는 1차 및 2차 시험에서 결정된 탄산칼슘 및 규사에 대해 이들의 배합비율은 일정하게 고정을 하고 표 3에서 보는바와 같이 수지의 첨가량만을 조절하여 시험을 실시하였다.
- 스핀들 종류에 따라 점도 측정 범위가 다르고, 회전수(RPM)에 따른 점도 측정범위가 다르기 때문에 선행시험을 통하여 적절한 스핀들의 종류와 회전수를 결정하였다. 또한 아크릴 콘크리트의 경화가 빠른 시간에 발생되기 때문에 점도시험은 재료의 혼합이 완료되는 즉시 측정을 개시하여 200~500초 동안 측정된 점도 값 중 최대 및 최소값을 평균하여 결정하였다.
- 실내 물성시험은 그림 1과 같이 크게 4개 부분으로 나누어 진행하였다. 먼저 1차적으로 탄산칼슘의 입경과 배합비율이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 효과를 분석하기 위하여 표 1과 같이 입경이 다른 3종류의 탄산칼슘을 규사와의 혼합비율을 달리하여 시험을 실시하였다. 일반적으로 수지의 함량은 전체 혼합물의 중량 대비 20% 내외가 적절한 것으로 알려져 있으며, 본 시험에서는 기존의 연구(서재운 등, 2007; 이광호 등, 2007)에서 결정된 배합비율을 기본적으로 준용하였다.
- 아크릴 콘크리트의 방수성능을 평가하기 위하여 투수저항 시험을 실시하였다. 본 시험법은 특수 투수계수 시험장치가 없어 간이시험으로 20℃의 물이 담긴 수조에 48시간 수침시킨 후 시멘트 콘크리트와 아크릴 콘크리트의 표면건조 무게를 측정하여 수분이 침투하는 양을 비교하여 상대적인 투수저항성을 검토하였다.
- 아크릴 콘크리트의 방수 성능을 알아보기 위하여 투수저항 시험을 실시하였다. 본 시험법은 특수 투수계수 시험장치가 없어 간이시험으로 20℃의 물이 담긴 수조에 48시간 수침시킨 후 시멘트 콘크리트와 아크릴 콘크리트의 표면건조 무게를 측정하여 투수저항성을 비교 검토하였다.
- 본 연구에서는 강도 시험으로 압축 및 휨강도, 인장접착강도 시험을 실시하였다. 압축강도 시험에 사용된 공시체는 직경 100mm, 높이 200mm의 원통형 공시체 이며 일반적인 콘크리트 압축강도 시험에 준하여 시험을 실시하였다.
- 스핀들 종류에 따라 점도 측정 범위가 다르고, 회전수(RPM)에 따른 점도 측정범위가 다르기 때문에 선행시험을 통하여 적절한 스핀들의 종류와 회전수를 결정하였다. 또한 아크릴 콘크리트의 경화가 빠른 시간에 발생되기 때문에 점도시험은 재료의 혼합이 완료되는 즉시 측정을 개시하여 200~500초 동안 측정된 점도 값 중 최대 및 최소값을 평균하여 결정하였다.
- 따라서 본 연구에서는 직경 5cm, 높이 3cm 콘크리트 시편을 제작하고, 시편의 상면에 MMA 폴리머를 도포한 후 그 윗면에 아크릴 콘크리트를 타설하여 시편을 제작하였다. 시험은 -20℃와 +20℃ 두 온도에서 시험을 실시하여 아크릴 콘크리트와 일반시멘트 콘크리트와의 접착력을 평가하였다. 본 시험은 KS F 2762에 준하여 콘크리트와의 접착강도를측정하였다.
- 아크릴 수지, 탄산칼슘, 혼합규사의 크기 및 배합비율에 따른 물성시험을 통하여 폴리머 콘크리트가 가져야할 적절한 강도, 변형률 및 워커빌리티가 가장 우수한 최적의 배합비율을 결정하였고(ACI 548.5R94, 1998), 표 7과 같다.
- 아크릴 콘크리트의 방수 성능을 알아보기 위하여 투수저항 시험을 실시하였다. 본 시험법은 특수 투수계수 시험장치가 없어 간이시험으로 20℃의 물이 담긴 수조에 48시간 수침시킨 후 시멘트 콘크리트와 아크릴 콘크리트의 표면건조 무게를 측정하여 투수저항성을 비교 검토하였다.
- 아크릴 콘크리트의 방수성능을 평가하기 위하여 투수저항 시험을 실시하였다. 본 시험법은 특수 투수계수 시험장치가 없어 간이시험으로 20℃의 물이 담긴 수조에 48시간 수침시킨 후 시멘트 콘크리트와 아크릴 콘크리트의 표면건조 무게를 측정하여 수분이 침투하는 양을 비교하여 상대적인 투수저항성을 검토하였다.
- 본 시험에 사용된 아크릴 수지는 기존의 연구(서재운 등, 2007)에서 개발된 수지를 사용하였다. 아크릴 콘크리트의 충진재로 사용되는 규사와 탄산칼슘은 입자 크기와 배합비율을 달리하여 시험을 실시하였다. 규사는 입경 1.
- 이상의 시험결과를 종합해 보면 S56-4, S67-2번 시편의 물성이 가장 우수한 것으로 판단되며, 이들 두 개의 배합비율을 사용하여 아크릴 수지 함량에 따른 물성시험을 수행하였다.
- 일례로 2007년 12월에 대전~통영간 고속도로(대전방향) 오두재 터널입구에 아크릴 콘크리트를 사용하여 길이 72m, 깊이 0.025m, 폭 1m의 콘크리트 포장 보수를 실시하여 시공성 및 공용성을 평가 하였다. 그림 4에서처럼 약 1년이 경과한 현재 아크릴 콘크리트와 기존 콘크리트 포장의 경계면에 어떤 균열이나 벌어짐 등의 하자도 발생하지 않고, 아크릴 콘크리트 보수부에 균열 등의 문제도 발생하지 않았다.
- 또한 3차 시험에서는 1차 및 2차 시험에서 결정된 탄산칼슘 및 규사에 대해 이들의 배합비율은 일정하게 고정을 하고 표 3에서 보는바와 같이 수지의 첨가량만을 조절하여 시험을 실시하였다. 최종 4차 시험에서는 1, 2, 3차 시험을 통해 결정된 최적 배합비율로 생산한 아크릴 콘크리트에 대해 투수저항성, 염소이온 침투저항성, 경화수축량, 열팽창계수, 부착강도 시험 등의 물리적 특성 시험을 실시하였다.
- 1mm의 규사 7호를 1:1비율로 혼합한 혼합규사 6-7호, 총 3종류의 혼합규사를 시험에 사용하였다. 탄산칼슘은 최대 입경이 각각 140 (100mesh), 53 (270mesh), 46 (300mesh)의 세 종류를 사용하였고, 혼합규사와 탄산칼슘의 배합비율을 변동하여 시험을 실시하였다.
- 탄산칼슘의 입자크기 및 배합비율이 현장 시공시 아크릴 콘크리트의 워커빌리티(Workability)에 어떠한 영향을 미치는가를 평가하기 위하여 회전 점도계 LVDV-Ⅱpro을 사용하여 점도시험을 수행하였다. LVDV-Ⅱpro 점도계는 총 6개의 T자형태의 점도측정용 스핀들(Spindle)로 구성 되어 있으며, 스핀들이 상·하로 이동 회전하면서 점도를 측정 할 수 있는 시험장비이다.
- 8%의 배합비율을 유지하고, 앞서 수행한 1차 시험에서 결정된 탄산칼슘(입자크기 53 )을 사용하여 시험을 실시하였다. 혼합규사 4-5호, 5-6호, 6-7호를 각각 일정한 비율로 첨가량을 달리하여 시험을 실시하였으며, 결과를 정리하면 표 5와 같다.
대상 데이터
- 일반적으로 수지의 함량은 전체 혼합물의 중량 대비 20% 내외가 적절한 것으로 알려져 있으며, 본 시험에서는 기존의 연구(서재운 등, 2007; 이광호 등, 2007)에서 결정된 배합비율을 기본적으로 준용하였다. 규사는 본 연구에서 선정한 3 종류의 규사 가운데 입경이 중간 크기인 혼합규사 5-6호를 사용하였다.
- 아크릴 콘크리트의 충진재로 사용되는 규사와 탄산칼슘은 입자 크기와 배합비율을 달리하여 시험을 실시하였다. 규사는 입경 1.5~0.8mm의 규사 4호와, 입경 0.8~0.4mm의 규사 5호를 1:1비율로 혼합한 규사 4-5호, 입경 0.8~0.4mm의 규사 5호와 입경 0.4~0.2mm의 규사 6호를 1:1비율로 혼합한 혼합규사 5-6호, 입경 0.4~0.2mm의 규사 6호와 0.2~0.1mm의 규사 7호를 1:1비율로 혼합한 혼합규사 6-7호, 총 3종류의 혼합규사를 시험에 사용하였다. 탄산칼슘은 최대 입경이 각각 140 (100mesh), 53 (270mesh), 46 (300mesh)의 세 종류를 사용하였고, 혼합규사와 탄산칼슘의 배합비율을 변동하여 시험을 실시하였다.
- 본 시험에 사용된 아크릴 수지는 기존의 연구(서재운 등, 2007)에서 개발된 수지를 사용하였다. 아크릴 콘크리트의 충진재로 사용되는 규사와 탄산칼슘은 입자 크기와 배합비율을 달리하여 시험을 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 세종대학교가 공동으로 개발한 아크릴 수지(MMA 수지)를 사용하여 폴리머 콘크리트를 개발하고, 다양한 물리 역학적 시험을 통해 박층 교면포장재로서 아크릴 콘크리트의 적용 가능성에 대한 검토를 수행하였다. 본 연구에서 개발한 아크릴 콘크리트는 아크릴 수지와 경화재, 충진재 (탄산칼슘 및 규사) 등으로 구성되어 있다. 따라서 이러한 구성성분의 종류 및 배합비율 등이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 점도시험, 압축 및 인장강도 시험, 휨시험, 경화수축 및 열팽창계수 시험 등을 실시하였다.
- 아크릴 수지는 전체 혼합물의 중량 대비 18.8%의 배합비율을 유지하고, 앞서 수행한 1차 시험에서 결정된 탄산칼슘(입자크기 53 )을 사용하여 시험을 실시하였다. 혼합규사 4-5호, 5-6호, 6-7호를 각각 일정한 비율로 첨가량을 달리하여 시험을 실시하였으며, 결과를 정리하면 표 5와 같다.
- 본 연구에서는 강도 시험으로 압축 및 휨강도, 인장접착강도 시험을 실시하였다. 압축강도 시험에 사용된 공시체는 직경 100mm, 높이 200mm의 원통형 공시체 이며 일반적인 콘크리트 압축강도 시험에 준하여 시험을 실시하였다.
- 휨강도 측정을 위하여 4점 휨 시험을 실시하였고, 시험에 사용된 시편은 길이 300mm, 높이 50mm, 폭 50mm 크기의 공시체이다. 휨 시험은 -10℃, +20℃의 2개의 온도에서 실시하였고, 온도 조절을 위한 챔버를 사용 하였다.
이론/모형
- 그러나 지나친 양의 수축저감제 사용은 강도 저하의 원인이 될 수도 있다(연규석, 2006). 경화 시 발생되는 수축량을 측정하기 위하여 시멘트 콘크리트 건조수축 시험과 동일한 시험 방법(김연복 등, 2002)으로 경화수축을 측정하였다.
- 아크릴 콘크리트를 교면포장재로 적용할 경우 바닥판 콘크리트와 가급적 비슷한 수준의 열팽창계수를 가지는 것이 바람직하며, 열팽창계수의 차이가 클 경우 균열이 발생될 수 있다. 본 시험에서는 아크릴 콘크리트에 대한 열팽창계수를 AASHTO TP-60 시험법으로 측정하였다.
- 시험은 -20℃와 +20℃ 두 온도에서 시험을 실시하여 아크릴 콘크리트와 일반시멘트 콘크리트와의 접착력을 평가하였다. 본 시험은 KS F 2762에 준하여 콘크리트와의 접착강도를측정하였다.
- 아크릴 콘크리트와 일반 시멘트 콘크리트에 대한 열팽창계수를 AASHTO TP-60 시험법으로 측정하였으며, 결과는 그림 3과 같다. 일반 시멘트 콘크리트의 평균 열팽창 계수는 1.
- 염화이온 침투저항성은 KS F 2711의 전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법에 준하여 시행하였으며, 시험결과 19(Coulombs)의 통과 전하량이 측정되었다. 통과 전하량 측정값이 교면 방수재의 기준(100C 이하)보다 아주 작으므로 아크릴 콘크리트가 경화된 후에는 염화이온 물질의 침투에 대한 완벽한 저항 성능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
- 먼저 1차적으로 탄산칼슘의 입경과 배합비율이 아크릴 콘크리트의 물리적 특성에 미치는 효과를 분석하기 위하여 표 1과 같이 입경이 다른 3종류의 탄산칼슘을 규사와의 혼합비율을 달리하여 시험을 실시하였다. 일반적으로 수지의 함량은 전체 혼합물의 중량 대비 20% 내외가 적절한 것으로 알려져 있으며, 본 시험에서는 기존의 연구(서재운 등, 2007; 이광호 등, 2007)에서 결정된 배합비율을 기본적으로 준용하였다. 규사는 본 연구에서 선정한 3 종류의 규사 가운데 입경이 중간 크기인 혼합규사 5-6호를 사용하였다.
성능/효과
- 반면 파괴시 변형률은 수지함량이 증가할수록 선형적으로 증가한다. M56-4와 M67-4 시편의 압축강도가 다른 시편의 압축강도보다 작게 측정된 이유는 시편의 재령기간과 계절변화에 따른 온도를 제어하지 못하여 상대적으로 온도가 높을 때 시험한 M56-4와 M67-4 시편의 압축강도의 측정치가 작게 나온 것으로 판단되었다. 그러나 같은 조건에서 시험한 테이터들이 폴리머 콘크리트의 기준강도에 만족하며(ACI 548.
- 휨 강도 측면에서 살펴보면 상온(20℃)에서는 M56 시편들의 경우 아크릴 수지 함량이 증가함에 따라 휨 강도는 감소하고, 휨 변형률은 증가하는 것으로 확인 되었다. M67 시편들의 경우 아크릴 수지함량이 증가함에 따라 휨 강도는 약간 감소하거나 거의 변화가 없고, 반면 휨 변형률은 급격히 증가하는 것으로 확인 되었다. 반면 저온(-10℃)에서는 M56 및 M67 시편들 모두 수지의 함량이 증가함에 따라 휨강도는 감소하나 감소정도가 미미하고 휨 변형률의 경우 거의 변화가 없음을 알 수 있다.
- 따라서 MMA 폴리머를 시편에 도포한 후 그 윗면에 아크릴 콘크리트를 타설하여 접착인장 시험을 실시하였다. 그 결과 접착인장강도 값이 +20℃ 및 -20℃에서 각각 13.9, 14.1MPa로서 모두 10MPa 이상인 것으로 측정되었고, 시멘트 및 아크릴 콘크리트의 경계면이 아닌 시멘트 콘크리트 부분에서 파괴가 일어나 접착 인장 강도가 매우 우수한 것으로 나타났다.
- 경화 시 수축량이 크고 열팽창계수가 바닥 콘크리트와 차이가 크면 아크릴 콘크리트의 인장응력이 발생하여 균열이 발생할 우려가 있다. 그러나 본 연구에서 사용한 아크릴 수지는 PMMA를 사용하여 상온 및 저온에서의 연성을 기존의 일반 아크릴 수지에 비해 대폭 증가시킨 재료이며, 바닥 콘크리트와의 부착력이 상당히 우수하다. 일반적인 콘크리트의 파괴시 최대 변형률이 0.
- ·상온에서 아크릴 수지의 함량을 증가시킬 경우 압축 및 휨 강도는 선형적으로 감소하는 반면 파괴시의 변형률은 증가한다. 그러나 아크릴 수지의 유리 전이 온도 이하에서는 수지의 함량을 증가하여도 강도 및 변형률은 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 이는 유리전이 온도 이하에서는 아크릴 수지 자체의 물리적 특성이 거의 일정하게 됨을 의미한다.
- 또한 워커빌리티 측면에서도 S45번 시편들과 S67번 시편들보다 양호했으며, 블리딩 현상도 일어나지 않았다. 따라서 S56-4번 시편의 배합비율이 가장 우수한 것으로 판단되었다.
- 이전의 선행연구(서재운 등, 2007)에 의하면 현장에서의 적절한 워커빌리티를 확보할 수 있는 점도는 약 120,000cP 이하인 것으로 나타났다. 따라서 표 1과 4를 종합해 보면 현장에서의 적절한 워커빌리티를 확보하기 위해서는 탄산칼슘의 함량이 적어도 30% 이상을 유지하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
- ·최적 배합비율로 제작한 아크릴 콘크리트에 대한 바닥 콘크리트와의 부착강도 시험결과 부착강도가 10MPa이상으로 부착성이 우수하였다. 또한 방수성능을 평가하기 위한 투수저항 및 염소이온 침투 저항 시험결과에서도 기존의 방수재 규격에 비해 상당히 우수한 것으로 나타났다.
- ·아크릴 콘크리트에 대한 경화 수축량을 측정한 결과 일반 콘크리트의 건조수축에 비하여 높은 경화 수축을 나타냈다. 또한 열팽창계수를 측정한 결과 아크릴 콘크리트가 일반 시멘트 콘크리트에 비해 대략 6~7배 정도의 큰 열팽창계수값을 나타냈었다. 따라서 아크릴 콘크리트로 박층 교면포장을 시공할 경우 경화수축 및 열팽창계수 차이에 의한 균열을 방지하기 위해서는 경화수축 및 열팽창에 의한 변형을 충분히 수용할 수 있는 연성이 큰 아크릴 수지를 사용하여야 할 것으로 판단된다.
- 휨강도 측면에서 살펴보면 탄산칼슘이 증가함에 따라 휨강도가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 또한 온도가 증가하면 휨강도는 감소하고 반면 파괴시 변형률은 증가하는 것으로 나타났다. 탄산칼슘 140μm 시편은 탄산칼슘의 입자크기가 크기 때문에 아크릴수지의 흡수량이 작아 약간의 블리딩 현상이 발생하였고, 탄산칼슘 53 시편들에서는 C270-4번 시편이 -10℃의 휨 강도를 제외한 휨 강도 및 휨 변형률 측면에서 가장 우수한 것으로 확인되었다.
- 또한 표 4에서 보는바와 같이 탄산칼슘의 양이 증가(혼합규사의 양은 감소)함에 따라 압축강도는 대체로 증가하는 것을 알 수 있다. 본 시험을 통하여 탄산칼슘의 역할은 혼합규사의 간격 사이로 아크릴 수지의 확산을 증대시켜주며, 혼합규사들 사이의 공극을 채움으로써 보다 조밀한 구조를 만들어 작업성의 개선 및 골재와 결합재간의 밀도차이로 인한 재료 분리 현상을 최소화하여 압축강도의 증가에 영향을 준 것으로 판단된다.
- 본 시험을 통하여 탄산칼슘의 역할은 혼합규사의 간격 사이로 아크릴 수지의 확산을 증대시켜주며, 혼합규사들 사이의 공극을 채움으로써 보다 조밀한 구조를 만들어 작업성의 개선 및 골재와 결합재간의 밀도차이로 인한 재료 분리 현상을 최소화하여 압축강도의 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 또한 표에서 탄산칼슘의 입자 크기는 압축강도에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다. 파괴시 변형률의 경우에는 탄산칼슘의 양이나 입자의 크기에 큰 영향을 받지 않고 최소 0.
- 또한 표 4에서 보는바와 같이 탄산칼슘의 양이 증가(혼합규사의 양은 감소)함에 따라 압축강도는 대체로 증가하는 것을 알 수 있다. 본 시험을 통하여 탄산칼슘의 역할은 혼합규사의 간격 사이로 아크릴 수지의 확산을 증대시켜주며, 혼합규사들 사이의 공극을 채움으로써 보다 조밀한 구조를 만들어 작업성의 개선 및 골재와 결합재간의 밀도차이로 인한 재료 분리 현상을 최소화하여 압축강도의 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 또한 표에서 탄산칼슘의 입자 크기는 압축강도에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.
- 비록 시험규정에 없는 간이시험으로 측정되었지만 시멘트 콘크리트가 아크릴 콘크리트에 비해 수분 침투율이 약 60~70배 이상 높게 측정되어 아크릴 콘크리트가 방수에 상당히 효과적일 것으로 예상된다. 또한 각종 폴리머계열의 콘크리트에 대한 방수성능은 일반 콘크리트 흡수율의 1/100 정도로 우수한 방수성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(연규석, 2000).
- 시험결과 전체적으로 아크릴 수지의 함량이 증가할수록 점도가 감소하는 것을 알 수 있다. 압축강도의 경우 수지의 함량이 증가할수록 압축강도는 선형적으로 감소함을 알 수 있다.
- 아크릴 콘크리트의 경화 수축량이 일반 시멘트 콘크리트의 건조 수축량에 비해 약 15배 정도 크고, 열팽창계수 또한 약 6~7배 큰 것으로 나타났다. 경화 시 수축량이 크고 열팽창계수가 바닥 콘크리트와 차이가 크면 아크릴 콘크리트의 인장응력이 발생하여 균열이 발생할 우려가 있다.
- 이상의 결과를 통해 상온에서는 수지의 함량변화가 아크릴 콘크리트의 휨강도 및 변형률에 큰 영향을 미치나 저온에서는 휨강도에 미치는 영향은 상대적으로 미미하며 특히 파괴시의 변형률은 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 오히려 규사의 입경 및 규사와 탄산칼슘의 배합비율 등이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 볼 때 저온에서의 균열에 대한 저항성은 수지의 함량을 증가시키기 보다는 수지 자체의 연성을 증가시키거나 충진재 및 규사의 입경 등을 조정하는 것이 보다 효과적임을 알 수 있다.
- 오히려 규사의 입경 및 규사와 탄산칼슘의 배합비율 등이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 볼 때 저온에서의 균열에 대한 저항성은 수지의 함량을 증가시키기 보다는 수지 자체의 연성을 증가시키거나 충진재 및 규사의 입경 등을 조정하는 것이 보다 효과적임을 알 수 있다.
- 이상의 결과를 통해 상온에서는 수지의 함량변화가 아크릴 콘크리트의 휨강도 및 변형률에 큰 영향을 미치나 저온에서는 휨강도에 미치는 영향은 상대적으로 미미하며 특히 파괴시의 변형률은 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 오히려 규사의 입경 및 규사와 탄산칼슘의 배합비율 등이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 이상의 시험결과를 종합해 보면 상온에서는 수지의 함량이 증가할수록 아크릴 콘크리트의 연성이 증가하여 균열에 대한 저항성이 증가하는 것으로 나타났다. 반면 저온에서는 수지의 함량이 변화하여도 아크릴 콘크리트의 강도나 파괴시의 변형률에 큰 변화가 없어 균열에 대한 저항성은 크게 달라지지 않는다.
- 탄산칼슘 140μm 시편은 탄산칼슘의 입자크기가 크기 때문에 아크릴수지의 흡수량이 작아 약간의 블리딩 현상이 발생하였고, 탄산칼슘 53 시편들에서는 C270-4번 시편이 -10℃의 휨 강도를 제외한 휨 강도 및 휨 변형률 측면에서 가장 우수한 것으로 확인되었다.
- 염화이온 침투저항성은 KS F 2711의 전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법에 준하여 시행하였으며, 시험결과 19(Coulombs)의 통과 전하량이 측정되었다. 통과 전하량 측정값이 교면 방수재의 기준(100C 이하)보다 아주 작으므로 아크릴 콘크리트가 경화된 후에는 염화이온 물질의 침투에 대한 완벽한 저항 성능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
- 또한 표에서 탄산칼슘의 입자 크기는 압축강도에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다. 파괴시 변형률의 경우에는 탄산칼슘의 양이나 입자의 크기에 큰 영향을 받지 않고 최소 0.018에서 최대 0.023의 범위 내에 있는 것으로 나타났다.
- 표 4의 결과를 종합해 보면 탄산칼슘 53 (270Mesh)의 시편이 압축강도 및 휨강도가 크면서 파괴시의 변형률 또한 상대적으로 높은 것으로 나타나 파괴시의 Toughness가 가장 큰 것으로 나타났다. 따라서 균열에 대한 저항성이 가장 우수할 것으로 판단된다.
- ·탄산칼슘의 첨가량이 증가할수록 점도는 낮아지고 압축 및 휨 강도는 증가하였다. 현장에서의 워커빌리티를 확보하고 적절한 강도를 확보하기 위한 최소 함량은 전체 혼합물의 중량 대비 최소 30% 이상인 것으로 나타났다. 입경의 크기는 점도에는 영향을 미치나 강도에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 휨 강도 측면에서 살펴보면 상온(20℃)에서는 M56 시편들의 경우 아크릴 수지 함량이 증가함에 따라 휨 강도는 감소하고, 휨 변형률은 증가하는 것으로 확인 되었다. M67 시편들의 경우 아크릴 수지함량이 증가함에 따라 휨 강도는 약간 감소하거나 거의 변화가 없고, 반면 휨 변형률은 급격히 증가하는 것으로 확인 되었다.
- 휨강도 측면에서는 혼합규사의 양이 감소(탄산칼슘 양 증가)할수록 전반적으로 휨 강도 및 휨 변형률이 증가하는 것을 알 수 있었다. S56번의 시편들에서는 상온에서 S56-4번이 휨 강도 및 휨 변형률에서 우수하며, 저온에서는 강도는 약간 낮지만 휨 변형률에서 가장 우수한 값을 가지고 있다.
후속연구
- 이는 유리전이 온도 이하에서는 아크릴 수지 자체의 물리적 특성이 거의 일정하게 됨을 의미한다. 따라서 저온에서의 균열 저항성을 증진시키기 위해서는 수지의 함량을 증가시키는 것 보다는 탄산칼슘의 함량을 증가시키거나 수지 자체의 연성을 증가시켜 유리전이 온도를 낮추어 주는 것이 필요할 것으로 판단된다.
- 하지만 S67-2번의 시편은 저온 -10℃에서 휨 강도 및 휨 변형률 측면에서 가장 우수한 값을 가지고 있다. 또한 혼합규사 6-7호를 사용한 시편의 물성이 가장 좋았기 때문에 아크릴 수지의 함량을 증가시켜 현장시공 시 워커빌리티를 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.
- 1mm로 아크릴 수지와 혼합규사 6-7호를 혼합시 규사의 크기가 너무 작아 진흙과 비슷한 형태로 믹싱이 어려웠다. 하지만 압축강도 및 압축변형률이 S56번 시편들보다 우수하여 아크릴 수지 함량을 증가시켜 워커빌리티를 증대시키면 현장에서 사용가능할 것으로 판단된다.
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