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폴리비닐아세테이트(PVAc)를 이용한 복합공법의 수밀성능 향상에 관한 연구
A Study on Watertightness Improvement of Hybrid Method Using Polyvinyl Acetate(PVAc) 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.16 no.4, 2012년, pp.18 - 24  

류재석 (한양대학교 건설환경공학과) ,  송일현 (한양대학교 건설환경공학과) ,  이용수 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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본 연구에서는 시멘트에 작용하는 아크릴 코폴리머의 화학반응을 통해 강한 점착성과 유연성을 가지는 친환경적인 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 이용하여 수밀성을 향상시키는 복합공법의 가능성을 알아보고자 하였으며, 이를 위한 실험 방법으로 1차로 실리케아트계 침투성 방수제를 도포 한 후, 2차로 PVAc를 혼입한 모르타를 도포한 후에 부착강도 및 흡수량에 대한 특성을 검토하였다. 이 실험 결과를 토대로 하여 현장 적용을 위한 Mock-up 부재를 제작하였고, 이 시험 부재에 대하여 복합공법을 적용한 후 실내 시험과 동일한 성능을 검토하였다. 또한, 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 평가를 실시하여 내구성이 취약한 환경에 적합한지 여부를 검토 하였다. 그 결과 PVAc를 이용한 복합공밥을 적용한 시험체가 수밀성능이 가장 우수하였으며, 부착강도 또한 우수한 성능을 나타내었다. 또한, 간이 Mock-up 부재에 대한 성능평가에서 실내 시험과 동일한 경향을 보였으며, 압축강도 시험결과 보강 효과를 발휘함을 알 수 있었다. 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 내구 성능 평가에서 가장 우수한 결과를 나타내어 지하구조물 및 해양구조물 등과 같은 취약한 지역에 적용이 가능함을 확인 할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, hybrid method using polyvinyl acetate (PVAc) which has a strong adhesion and flexibility in which acrylic copolymer chemical-reaction reacts with cement, and is eco-friendly, is to improve the watertightness. The hybrid method is applied applied primarily waterproof stuff comprising s...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1은 복합공법에 대한 상세도를 나타내고 있으며, 이러한 성능 확인을 위하여 실리케이트계 침투성 방수제 및 PVAc가 혼입된 모르타르를 도포하여 부착 강도와 수밀 성능을 확인 하였고, 이에 따른 복합공법에 대한 성능을 비교 평가하였다. 또한 간이 Mock-up Test를 통해 코어를 채취하여 복합공법의 기본 성능 및 내구성능을 평가하여 실 구조물 적용을 위한 기초적인 자료를 제공하고자 한다.
  • 본 연구에서는 시멘트에 작용하여 가교를 하게하는 아크릴 코폴리머가 강한 점착성과 유연성을 가지는 친환경적인 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 혼입한 모르타르를 이용하여 복합공법에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 그 방법으로는 시험체 밑판에 각 재료를 도포하여 실험하였으며, 또한 간이 Mock-up 시험체를 제작하여 현장에서의 실용화 가능성을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철근콘크리트 구조물이 동결융해, 염해, 중성화, 화학약품 등에 의하여 손상을 입게 될 때의 문제점은? 일반적으로, 철근콘크리트 구조물은 동결융해, 염해, 중성화, 화학약품 등에 의하여 손상을 입게 되면 콘크리트 내부에 공극이 형성되고 균열이 발생되어 강도가 떨어지고 침투수에 의해 철근이 부식되며 내구성이 저하되는 결과를 초래함으로써 구조물의 성능을 제대로 발휘하지 못하게 된다(오상근, 1994).
PVAc를 혼입한 모르타르의 장점은? PVAc를 혼입한 모르타르는 도막에 유연성과 탄성을 부여하고 또한 우수한 접착성을 부여하여 도포시 강한 접착력을 갖도록 한다(Geist 등, 1953). 실리케이트계 침투성 방수제의 경우 무기계 방수제로서 실리카 분산용액이 시멘트 모세관 및 겔 공극속에 침투하게 되어 free 알칼리와 수분 안에 포함되어 있는 수산화칼슘과 반응하여 실리카 겔을 형성하는 포졸란 반응에 의하여 콘크리트 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 강도 및 수밀성을 향상 시킨다(구민세 등, 1996).
간이 Mock-up 시험체를 제작하여 현장에서의 실용화 가능성을 확인한 결과는? (1) 각 재료 및 Silicate+PVAc에 대한 흡수량 및 부착강도의 경우, Silicate+PVAc가 Plain에 대하여는 약 2배 이상 다른 재료를 단독으로 사용했을 경우 약 10% 이상 우수한 수밀성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 부착강도의 경우 PVAc를 혼입한 모르타르가 가장 우수한 강도를 나타내었는데, 이는 PVAc가 가지고 있는 아크릴 코폴리머가 화학반응을 통해 강한 점착성을 가지게 때문으로 보인다. (2) 현장 적용성 평가를 위한 간이 Mock-up 시험체에 대한 흡수량 및 부착강도 시험에서 PVAc를 혼입한 모르타르를 적용한 시험체가 실내시험에서와 마찬가지로 유사한 시험 결과를 나타내었다. 특히, 압축강도의 경우 Silicate+PVAc가 약 10%의 강도 향상을 나타내었다. 이는 PVAc가 수밀성 향상 뿐 아니라 보강 효과에도 영향이 있는 것으로 보인다. (3) Mock-up 시험체에 대한 탄산화 깊이는 Silicate와 PVAc가 유사한 결과를 나타내었고, PVAc를 이용한 복합공법이 가장 우수한 결과를 나타내었다. 또한, 통과 전하량이 827 Coulombs이 측정되어 염소 이온 침투저항성이 매우 낮음으로 판정되었다. 이는 실리카 성분이 수산화칼슘과 반응하여 실리카 겔을 형성하여 조직을 치밀하게 하여 수밀성을 향상시켰기 때문으로 보인다. 이 결과를 토대로 하여 염소이온 침투가 활발한 해양 지역 또는 탄산가스가 많이 배출되어지는 공장 지역 등 내구성 환경이 취약한 지역에 적합할 것으로 보인다. 앞서 수행된 흡수량 및 부착강도 시험을 종합해 볼 때 PVAc가 적용된 복합공법이 수밀성 및 강도에서 우수함을 보였으며, 현장 적용성 평가에서도 수밀성, 강도, 내구성능이 더 우수함을 알 수 있었다. 이를 통하여 PVAc를 적용한 복합공법의 가능성을 확인하였고, 실구조물 중 해안 구조물 및 지하구조물 등에 적용에 있어서도 적합 할 것으로 보인다.
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참고문헌 (17)

  1. 곽규성, 배기선, 오상근, "콘크리트 구조물의 누수방지를 위한 방수층의 거동 대응성 평가 방법", 구조물진단학회지, 제10권 2호, 2006, pp.3-8. 

  2. 구민세, 박언규, "콘크리트 침투성 방수제의 실험적 연구", 콘크리트학회논문집, 제8권 1호, 1996, pp.138-144. 

  3. 권영진, 정희공, 오상근, "특수시멘트혼입 에폭시수지계 바탕 조정재를 사용한 습윤면 콘크리트 구조물에 대한 방수, 방식 및 보수기술(Refresh기술)의 개발과 활용방안", 구조물진단학회지, 제5권 1호, 2001, pp.49-54. 

  4. 류재석, 이용수, 강대관, 최형준, 최창열, "접착성능의 향상을 위한 하이브리드 방수 공법에 대한 특성 평가", 한국구조물진단학회 봄학술발표회, 2011, pp.280-281. 

  5. 오상근, "콘크리트 방수의 현상과 대책", 한국콘크리트학회지, 제6권 2호, 1994, pp.40-52. 

  6. 홍종돈, "변성 실리콘계 유.무기 복합 표면 보호재를 이용한 콘크리트의 표층부 방수성능평가에 관한 실험적 연구", 석사학회논문, 서울과학기술대학교, 2008, pp.5-15. 

  7. ASTM C 1202, "Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration", 2010. 

  8. Geist, J. M., Amagna, S. V. and Mellor, B. B., "Improved Portland Cement Mortar with Polyvinyl Acetate Emusions", Industry and Engineering Chemisty, vol. 45, No. 4, 1953, pp.759-769. 

  9. KS F 2596, "Method of measuring carbonation depth of concrete", 2004. 

  10. KS F 4918, "Cement mixed siliceous power waterproof coatings", 2008. 

  11. KS F 4930, "Penetrating water repellency of liquid type for concrete surface application", 2007. 

  12. KS L 5207, "Physical testing method of aluminous cement for refractories", 2009. 

  13. Mehta, P. K. and Monteiro, P. J. M., "Concrete-Microstructure, Properties and Materials", McGraw-Hill, USA, 2006, pp.203-251. 

  14. Ohama, Y., "Handbook of Polymer-Modified Concrete and Mortar", Noyes Publications, USA, 1995. 

  15. Ohama, Y., "Polymer-based Admixtures", Cement and Concrete Composite, vol. 20, Issues 2-3, 1998, pp.189-212. 

  16. Pei, M., Kim, W. K., Hyung, W. G., Ango, A J. and Soh, Y. S.. "Effects of emulsifiers on properties of poly (styrene-butyl acrylate)latex-modified mortars", Cement and Concrete Research, vol. 32, Issue 6, 2002, pp.837-841. 

  17. Ravve, A., "Principles of Polymer Chemisty", Plenum Press, USA, 2003, pp.269-339. 

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