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EVA와 초조강시멘트를 사용한 폴리머 시멘트 슬러리 도장철근의 부착강도에 관한 연구
A Study on the Bond Strength of Coated Rebar by Polymer Cement Slurry Made of EVA and Ultra High-Early Strength Cement 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.27 no.6, 2015년, pp.633 - 640  

형원길 (영남대학교 건축학부) ,  조영국 (청운대학교 건축시스템공학과)

초록
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본 연구는 EVA와 초조강시멘트로 만든 폴리머 시멘트 슬러리(PCS)로 도장한 도장철근의 부착강도 개선에 영향을 미치는 PCS 도장재 배합에 관한 연구로 도장두께, 폴리머 시멘트비, 도장재의 양생재령을 변화시켜 배합을 설정하여 부착강도 시험을 실시하였다. 본 연구결과, PCS 도장철근의 부착강도는 거의 모든 배합에서 도장하지 않은 보통철근 및 에폭시철근에 비해 높은 부착강도를 나타냈는데 도장철근의 최대 부착강도는 보통철근에 비해 1.32배, 에폭시철근에 비해 1.38배 높게 나타났다. 도장두께는 대체로 얇은 도장두께인 $75{\mu}m$$100{\mu}m$에서 부착강도가 높게 나타났으며 폴리머 시멘트비에 따른 영향은 크게 나타나지 않았으나, 내구성면에서 폴리머 시멘트비를 80~100% 범위를 확보하는 것을 제안할 수 있었다. 또한 도장재의 양생재령에 있어서는 7일에서 가장 높은 부착강도를 나타냈으나, 재령 1일에 있어서도 보통철근과 에폭시철근에 비해 높은 부착강도를 보여 현장 시공성 측면에서 1일 재령을 제안 할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Polymer cement slurry (PCS) is made from organic polymer dispersion and cement has good adhesion to steel, waterproofness and acid resistance due to being of polymer films formed in cement slurry. The purpose of this study is to evaluate the bond strength of coated rebar by polymer cement slurry mad...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 EVA와 초조강시멘트를 사용한 폴리머 시멘트 슬러리 도장철근의 부착강도에 영향을 미치는 PCS의배합에 대하여 평가하고자 하였다.
  • 본 연구를 통하여 EVA를 사용한 PCS 도장철근의 시멘트 콘크리트속에서의 부착강도를 도장두께, 폴리머 시멘트비 및 도장재의 양생재령의 변화에 따른 영향성을 평가하였으며, 인발에 의한 도장철근의 시멘트 콘크리트 속에서의 응력과 슬립 거동을 관찰하였다. 비교를 위하여 도장하지 않은 보통철근과 에폭시 도장철근도 같은 방법으로 실험을 실시하였다.
  • 여기에 PCS를 철근에 도장한 후 기중에 방치한 기간을 양생재령으로 하여, 1일, 7일, 14일 및 28일이 경과한 후, 시멘트 콘크리트 속에 도장철근을 매립 하여 공시체를 각 종류별로 3개씩 제작하였다. 본 연구에서 EVA와 초조강시멘트로 만든 결합재로 도장한 도장철근이 도장두께, 폴리머 시멘트비 및 양생재령이 부착강도에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구의 실험요인 및 수준은 Table 1과 같다.
  • 그러나 PCS와 같이 폴리머 시멘트비가 매우 높고 두께가 250 μm이하의 얇은 막을 형성하는 경우에는 전혀 성질이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 PCS를 철근에 도장한 후, 도장재가 어느 정도의 양생기간을 거쳤을 경우 철근에 부착력을 개선시킬 수 있는지의 평가는 실제 건설현장에서 건설공기와 상관성이 매우 크므로 중요한 요인으로 평가될 수 있다. 또한 시멘트를 결합재로 하는 기타 재료는 수중양생에 따른 매트릭스의 강성을 개선시키지만 본 연구에 사용된 PCS는 시멘트의 결합재의 역할 보다는 폴리머 디스퍼션에 의해 생성되는 폴리머 필림의 성질에 PCS 자체 성질이 크게 좌우된다는 것이다.

가설 설정

  • 15) 이때 혼입되는 폴리머 디스퍼션의 양은 시멘트 중량에 비해 20% 이하를 제안하고 있다. 20% 이상이면 성능과 경제성면에서 벨런스를 이룰 수 없기 때문이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PCS를 이용한 철근의 도장에 관한 연구로 어떤 것이 있는가? 10-12) 이러한 PCS는 부식을 일으킬 수 있는 염화물이온의 침투와 이산화탄소의 확산에 의한 중성화를 억제하는데, 이를 위해서는 높은 폴리머 시멘트비가 필요하다. PCS를 이용한 철근의 도장에 관한 연구로서 철근을 액상의 PCS에 침지시켜 바로 도장하는 방법과 스프레이를 이용하여 뿜칠하여 도장하는 방법이 있다. PCS 의 철근에 대한 우수한 부착성과 휨굴곡에 대한 풍부한 인성, 그리고 PCS 부착강도에 영향을 미치는 도장재의 배합 등의 연구가 선행되었다.
에폭시 대비 폴리머 시멘트 슬러리로 도장시 장점은? 이러한 문제점을 해결 하기 위하여 강재를 대체하여 FRP 보강근의 사용에 대한 위원회의 가이드 5) 가 제안되기도 하였으며, 또한 본 연구와 같은 방법의 무기물인 시멘트와 유기물인 폴리머 디스퍼션을 혼합하여 만든 폴리머 시멘트 슬러리(Polymer cement slurry; 이하 PCS라 칭함)를 이용하는 것이다. 6-13) PCS는 에폭시 도장재에 비해 인성이 커 90° 이상 휨굽힘이 가능하고, 강재와의 부착성이 크며, 특히 코스트면에서 에폭시 도장재의 1/3 수준이다. PCS를 철근의 도장재로 사용할 때, 250 ± 50 μm 이하의 얇은 도막이 깨지지 않고 철근표면에 피막을 형성하고 적절한 인성을 보유하기 위해서는 폴리머 시멘트비를 50% 이상으로 하는 것이 제안되었다.
에폭시 도장철근 사용시 문제점은? 따라서 철근콘크리트 구조물의 철근의 부식을 제어하기 위하여 많은 방법이 제시되어 왔는데, 그 대표적인 방법이 에폭시 도장철근의 사용이다. 1-4) 그러나 에폭시 도장철근은 운반 시 충격에 의한 박리와 박락, 도장하지 않은 철근에 비해 낮은 부착력, 현장가공 시 휨에 의한 찢겨짐, 도장과정에서 발생하는 폐유기물 발생 등의 문제점이 있으며 더욱이 무엇보다도 도장의 높은 기술력과 이에 따른 높은 코스트로 말미암아 사용성이 제약되고 있다. 이러한 문제점을 해결 하기 위하여 강재를 대체하여 FRP 보강근의 사용에 대한 위원회의 가이드 5) 가 제안되기도 하였으며, 또한 본 연구와 같은 방법의 무기물인 시멘트와 유기물인 폴리머 디스퍼션을 혼합하여 만든 폴리머 시멘트 슬러리(Polymer cement slurry; 이하 PCS라 칭함)를 이용하는 것이다.
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참고문헌 (16)

  1. Choi, O. C., "Bond of epoxy-coated reinforcing bars", Proceedings of 1990 AIK Autumn Annual Conference, Vol.10, No.2, 1990, pp.539-542. 

  2. Yu, T. H., "An experimental study for the bond performance of the epoxy-coated reinforcement in marine concrete structures", Hanyang University, Master's thesis, 1996, pp.34-35. 

  3. Shin, Y., and Choi, O., "Bond Properties of Epoxy Coated Bars in High Strength Concrete", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol.6, 1997, pp.209-214. 

  4. Oh, B. H., "An experimental study on corrosion resistance of epoxy coated reinforcements", Journal of the Korea Concrete Institute, No.4, 1992, pp.61-70. 

  5. ACI 440.1R-06, Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars, Farmington Hills (MI, USA), American Concrete Institute, 2006. 

  6. Jo, Y. K., "A study on the bond performance and anti-corrosion of polymer cement composites coated steel", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol.22, No.8, 2006, pp.101-108. 

  7. Jo, Y. K., and Jeong, S. P., "A Study on the performance tests of polymer cement slurry-coated steels", Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol.27, No.5A, 2007, pp.759-769. 

  8. Jo, Y. K., "Tensile Properties and Adhesion of Hybrid-Type Anti-Corrosion Polymer Cement Slurry", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.20, No.5, 2008, pp.635-642. 

  9. Jo, Y. K., "Adhesion and impact properties of polymer cement slurry-coated steel plate and deformed bar", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol.26, No.5, 2010, pp.91-100. 

  10. Jo, Y. K., Park, D. Y., and Jang, G. S., "Effects of mix proportions and coating thickness on the bond strength of coated rebar by polymer cement slurry" Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.27, No.6, 2011, pp.107-114. 

  11. Jo, Y. K., "Effects of early age and coating thickness of polymer cement slurry-coating material on the bond strength of rebar to cement concrete", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.28, No.10, 2012, pp.97-104. 

  12. Jo, Y. K., Jeong, S. H., and Kim, W. K., "Bond strength pf polymer cement slurry-coated rebar using EVA latex in cement concrete", Advance materials Research, Vol.687, 2013, pp.175-184. 

  13. Jo, Y. K., and Jeong, S. H., "Properties of coating materials effected on the bond strength of polymer-cement slurry coated rebar", Journal of the Construction and Environment Research Institute, Vol.9, No.1, 2014, pp.87-95. 

  14. RILEM 7-II-128.RC6: bond test for reinforcing steel. 1. Pull-out Test. RILEM technical recommendations for the testing and use of construction materials, 1994, pp.102-105. 

  15. Y. Ohama., "HandBook of Polymer-Modified Concrete and Mortars", Noyes Publications, New Jersey, U.S.A, 1995, p.225. 

  16. CEB-FIP, CEB-FIP model code 1990, Thomas Telford, Lausanne, 1992. 

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