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마이크로기포제를 사용한 콘크리트의 열적 특성에 관한 연구
Study on the Thermal Characteristics of Concrete Using Micro Form Admixture 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.17 no.2, 2013년, pp.101 - 109  

박영신 (한라ENCOM(주) 기술연구소) ,  김정호 (한라ENCOM(주) 기술연구소) ,  전현규 (GS건설 기술연구소) ,  서치호 (건국대학교 건축대학 건축학부)

초록
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최근 전세계는 급격한 기후조건과 환경변화에 의해 냉난방 에너지 사용이 증가되고 있으며 이는 화석 연료 사용량 증가와 함께 $CO_2$ 배출량 상승, 지구 온난화 등 환경과 에너지에 대한 수많은 문제를 유발하고 있어 세계 각국은 온실가스 배출 및 에너지 소비 감소를 위한 대응책을 마련하고 있다. 우리나라 또한 정부의 '저탄소 녹색 성장' 및 '친환경 주택 건설기준 및 성능' 등의 정책을 선포하는 등 건물 부분에 있어 환경과 에너지 관리에 대한 노력을 하고 있다. 우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부문이 차지하는 비율은 약 25%에 달하며 다른 산업 분야에 비해 연간 에너지 소비 증가율이 높은 편이다. 건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 콘크리트 자체에서 단열성능을 확보할 수 있어야 하며 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 콘크리트의 단열성능을 확보하면서 구조용으로 사용이 가능한 콘크리트를 개발하기 위한 실험을 진행하였다. Test 1의 실험결과로써, Micro Foam Admixture (MFA)를 사용한 콘크리트는 슬럼프 경시변화가 개선되었으며, MFA의 혼입율을 증가할 경우 압축강도는 감소되고 열전도율은 증가되는 결과를 나타내었다. Test 2의 실험결과에서는 물시멘트비 변화시 물시멘트비 증가에 따라 압축강도는 감소하였고 열전도율은 증가하였다. 그러나 잔골재율 변화에 대한 물성 및 열적 특성은 큰 차이를 나타내지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, it is certain that the increase of heating and cooling energy consumption by radical change in climate condition has caused serious problems related to environmental and energy concerns associated with increase of fossil fuel usage and carbon dioxide production as well as global warming. S...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구는 콘크리트의 단열성능을 향상시키면서 구조용으로 사용이 가능한 콘크리트를 만들기 위한 연구로써 콘크리트 내부에 100μm 이하 크기의 공극을 생성하고 공극 유지력을 개선한 마이크로기포제를 사용하여 콘크리트의 물리, 역학 및 열적 특성에 대해 검토하고자 한다.
  • 본 실험에서는 열전도율을 측정하기 전에 100℃로 건조시켜 절대건조상태로 만든 후 상온에 일정시간 보관 후 측정하였는데, 이는 콘크리트 내부에 있는 수증기나 물에 의한 영향을 최소화시키기 위한 목적으로 실시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콘크리트의 단열성능 향상을 위한 선행 연구에는 어떤 것들이 있는가? 콘크리트의 단열성능 향상을 위한 선행 연구로는 발포제 및 기포제를 사용한 기포콘크리트와 ALC 블록, 발포폴리스티렌비드를 사용한 발포폴리스티렌 콘크리트, 합성수지로 경량골재를 사용한 경량EPS콘크리트 등이 있다. 이는 경량 및 단열성능이 일반콘크리트보다 향상되나 구조용으로 사용하지 못하고 비구조용 또는 2차 제품으로 사용되어지고 있다.
본 연구에서 MFA를 사용한 콘크리트의 물리, 역학 및 열전도 특성에 대해 검토한 결과는 어떠한가? (1)유동 특성에서는 MFA를 사용할 경우 혼입율에 상관없이 전 배합에서 60분 경시변화시 슬럼프 경시변화가 발생되지 않고 유동성이 지속적으로 유지되는 것으로 나타났으며, 단위용적질량에서는 경화까지 전 배합이약 0.06 t/m3 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 혼합시 생성된 마이크로기포셀이 시간 경과시 일정 부분소멸되기 때문으로 판단된다. (2)압축강도는 MFA 혼입율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 물시멘트비 변화에서는 물시멘트비 25%가 PL대비 약 2.5MPa 증가하였고 30%와 35%에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 잔골재율 변화에서는 압축강도 차이가 미미하게 나타났다. 이에 MFA를 사용한 콘크리트의 강도 유지를 위한 적정 물시멘트비는 25%가 적합하다고 판단된다. (3)공극특성에서는 M-4가 마이크로기포셀이 안정적으로생성, 분포되는 것으로 나타났으며 이에 적정 혼입율이 4%로 판단된다. 또한, 물시멘트비, 잔골재율 증가에 따라 공극량 및 공극분포가 증가되는 경향을 나타내었는데, 이는 콘크리트 제조시 단위수량의 증가, 굵은골재의 감소에 의해 콘크리트의 밀도가 감소되어서 마이크로기포셀의 생성이 원활하게 이루어지기 때문이라 판단된다. (4) 콘크리트의 밀실도를 나타내는 초음파 속도와 단열성능을 나타내는 열전도율은 MFA 혼입율, 물시멘트비,잔골재율 증가시 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 콘크리트 밀도가 감소되고 이에 공극량 및 공극분포가 원활하게 이루어져서 콘크리트 내부에 공극이 증가되기 때문으로 판단된다.
우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부분이 차지하는 비율은 어떠한가? 우리나라 또한 정부의 '저탄소 녹색 성장' 및 '친환경 주택 건설기준 및 성능' 등의 정책을 선포하는 등 건물 부분에 있어 환경과 에너지 관리에 대한 노력을 하고 있다. 우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부문이 차지하는 비율은 약 25%에 달하며 다른 산업 분야에 비해 연간 에너지 소비 증가율이 높은 편이다. 건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다.
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참고문헌 (7)

  1. Celik Ozyildirim. Durability of structural lightweight concrete, LWC bridges Workshop 2009 IBC. 

  2. Jason weiss, Tommy nantung, "Internal Curaing - From the laboratory to Implementation", LWC Bridges Workshop 2009 IBC. 

  3. John P. Ries and Thomas A. Holm. A holistic approach to sustainability for the concrete community light weight concrete - Two Millennia of Proven Performance, ESCSI information sheet 7700.1, 2000. 

  4. Kim, J, M., "An Experimental Study on the Pore Structure and Thermal Properties of Lightweight Foamed Concrete by Foaming Agent Type", Journal of the Korea Institute of Building Construction, vol. 9, No. 4, 2009, pp.63-73. 

  5. Lee, M, H., "A Study on the Development of Cast-In-Place Aerated Concrete Panel for Sandwiches Panel Alternation", Journal of the Architectural Institute of Korea, vol. 26, No. 1, 2006, pp.389-392. 

  6. Min, T, B., "study on estimating compressive strength and physical characteristic of lightweight concrete for structure with foam agent", Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection vol. 15, No. 1, 2011, pp.190-193. 

  7. Zhang Gjorv. Development of High Strength Light weight Concrete, 1990, pp.20-23. 

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