선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 습식형 기포콘크리트의 단열성능 향상을 위한 소수성 에어로겔 기술 융합의 기초연구이다. 주요 실험변수는 에어로겔 혼입양으로서 기포 부피 대비 0%에서 40%로 변화하였다.
- 이 연구의 목적은 습식형 기포콘크리트의 단열성능 향상을 위하여 나노 공극의 에어로겔 기술의 융합에 대한 기초평가이다. 0.
제안 방법
- 0.017∼0.022W/m·K 수준의 낮은 열전도율을 갖는 에어로겔의 혼입에 따른 기포콘크리트의 열전도율 개선 효과 및 역학적 특성을 평가하였다.
- 시멘트를 70리터의 배합 용기에 투입 한 후 1분동안 건비빔을 실시하였으며, 계량된 물을 투입 후 3분 이상 충분히 혼합하여 페이스트를 생성하였다. 3%로 희석된 동물성 기포제와 압축공기(0.6MPa 이상)를 기포 생성기에 투과시켜 기포군을 생성한 후 페이스트가 담긴 배합용기에 에어로겔 분말과 함께 혼입하여 기포콘크리트를 제작하였다.
- 겉보기 비중은 KSF 2459에 따라 28일 동안 수중양생을 실시한 공시체를 105±5℃의 환경에서 건조 시킨 후 실온에서 냉각 후의 질량을 측정하여 평가 하였다.
- 경화된 콘크리트의 압축강도는 KSF 2459에 따라 φ100×200mm 몰드를 사용하여 제작한시험체를 재령 7 및 28일에 측정하였다.
- 기포콘크리트 특성에 대한 에어로겔 혼입의 영향을 평가하기 위한 배합상세는 Table 3과 같다. 기포 혼입량 대비에어로겔의 치환비율을 무혼입, 10%, 20% 및 40%로 변화하였다. 단위 시멘트량 및 물-시멘트비(W/B)는 각각 500kg/m3 및 30%로 고정하였으며, 기포제는 3%로 희석하여 사용하였다.
- 기포콘크리트의 열전도율은 KSF 4039에 따라 300×300×50mm의 시험체를 제작하였으며, 28일간 항온항습환경(습도 60±5%, 온도 20±1℃)에서 양생을 실시 한 후 105±2℃ 항량이 될 때까지 건조하였다.
- 기포 혼입량 대비에어로겔의 치환비율을 무혼입, 10%, 20% 및 40%로 변화하였다. 단위 시멘트량 및 물-시멘트비(W/B)는 각각 500kg/m3 및 30%로 고정하였으며, 기포제는 3%로 희석하여 사용하였다. 시멘트를 70리터의 배합 용기에 투입 한 후 1분동안 건비빔을 실시하였으며, 계량된 물을 투입 후 3분 이상 충분히 혼합하여 페이스트를 생성하였다.
- 단위 시멘트량 및 물-시멘트비(W/B)는 각각 500kg/m3 및 30%로 고정하였으며, 기포제는 3%로 희석하여 사용하였다. 시멘트를 70리터의 배합 용기에 투입 한 후 1분동안 건비빔을 실시하였으며, 계량된 물을 투입 후 3분 이상 충분히 혼합하여 페이스트를 생성하였다. 3%로 희석된 동물성 기포제와 압축공기(0.
- 022W/m·K 수준의 낮은 열전도율을 갖는 에어로겔의 혼입에 따른 기포콘크리트의 열전도율 개선 효과 및 역학적 특성을 평가하였다. 에어로겔 혼입율 변화에 따라 기포콘크리트의 플로우, 침하 깊이, 압축강도, 절건비중 및 열전도율을 측정하였으며, KSF 4039 및 KS F2701에 제시된 현장 타설용 기포콘크리트 및 ALC 블록의규격과 비교하였다.
- 본 연구는 습식형 기포콘크리트의 단열성능 향상을 위한 소수성 에어로겔 기술 융합의 기초연구이다. 주요 실험변수는 에어로겔 혼입양으로서 기포 부피 대비 0%에서 40%로 변화하였다. 실험결과 에어로겔 혼입 기포 콘크리트의 압축강도는 일반 기포콘크리트에 비해 약 17%∼34% 낮았다.
- 기포콘크리트의 플로우는 KS F 4039에서 제시하고 있는350×350mm의 유리판 및 안지름 80mm 높이 80mm인 아크릴원통을 이용하여 측정하였다. 침하 깊이의 측정은 KSF 4039에 따라 안지름 145mm, 높이 300mm인 투명 아크릴 용기를 이용하였으며, 시료를 투입한 후 2시간 뒤에 상부의 침하 깊이를 0.5mm 단위로 측정하였다. 기포콘크리트를 투입한 용기는 진동에 의한 침하를 방지하기 위하여 측정시 까지 정치 시켰다.
대상 데이터
- 기포콘크리트의 플로우는 KS F 4039에서 제시하고 있는350×350mm의 유리판 및 안지름 80mm 높이 80mm인 아크릴원통을 이용하여 측정하였다.
- 06g/cm3이다. 사용된 시멘트의 화학적 조성은 Table 2와 같으며, 밀도 및 분말도는 각각3.14g/cm3 및 4,497cm2/g이다.
이론/모형
- 기포콘크리트의 열전도율은 KSF 4039에 따라 300×300×50mm의 시험체를 제작하였으며, 28일간 항온항습환경(습도 60±5%, 온도 20±1℃)에서 양생을 실시 한 후 105±2℃ 항량이 될 때까지 건조하였다. 이후 열전도율 측정장비를 이용하여 KS L 9016에 따라 열전도율 측정을 실시하였다. 기준온도 20℃에서 양면에 15℃의 온도차를 부여하였다.
성능/효과
- 1) 에어로겔의 혼입율이 증가함에 따라 기포콘크리트의 플로우는 증가하였으며, 30%에서 40%로 변화할 때그 증가율은 20% 이상으로 컸다.
- 2) 기포콘크리트의 침하깊이는 에어로겔의 혼입율이 증가함에 따라 시멘트 경화체의 나노공극 및 미세 모세관 공극으로 흡수되는 기포표면 수분의 감소로 인해 감소하였다.
- 3) 에어로겔 혼입 기포콘크리트의 겉보기 비중은 혼입율변화에 관계없이 0.65 미만으로, ALC 블록 0.6품의품질 규격을 만족하였다.
- 4) 초소수성의 특징을 갖는 에어로겔의 혼합 및 경화의 어려움으로, 혼입량이 증가함에 따라 기포콘크리트의 압축강도는 17%∼34% 감소하였다.
- 5) 에어로겔을 40% 혼합한 기포콘크리트의 열전도율은0.14W/m·K로 가장 낮았으나, 이외의 시험체에서는 소수성 에어로겔의 혼합 불량으로 열전도율 감소에있어 긍정적인 효과를 보이지 않았다.
- 결과적으로 에어로겔의 혼입량이 증가함에 따라 기포콘크리트의 플로우는 증가하였으며, 30%에서 40%로 변화할 때그 증가율은 20% 이상으로 크게 나타났다. 더불어, 에어로겔을 40% 혼입한 시험체만이 현장 타설용 기포콘크리트의 KS 규격인 180mm 이상의 플로우 값을 만족하였다.
- 결과적으로 에어로겔의 혼입은 기포콘크리트의 겉보기 비중의 증가에 영향을 미쳤지만, 그 영향은 에어로겔 혼입량변화에 따라 큰 차이를 보이지 않았다.
- 에어로겔 혼입율 변화에 따른 기포 콘크리트의 압축강도측정 결과를 Figure 7에 나타내었다. 기포콘크리트의 재령7일 압축강도는 에어로겔의 혼입율이 40%인 경우를 제외하고 에어로겔의 혼입율이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 무혼입 시험체의 경우 재령 7일 압축강도는 2.
- 나노공극 에어로겔 혼입율 변화에 따른 기포콘크리트의 플로우 측정 모습 및 결과를 각각 Figure 2 및 Figure 3에 나타내었다. 기포콘크리트의 플로우는 에어로겔 혼입율이0%에서 40%로 변화함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 에어로겔 혼입율이 40%인 시험체의 경우가 200mm로 가장높게 나타났으며, 무혼입 시험체가 120mm로 가장 낮게 나타났다.
- 무혼입 시험체의 침하 깊이가 4mm로 가장 크게 나타났으며, 에어로겔의 혼입량이 증가함에 따라 시험체의 침하깊이는 감소하는 경향을 나타내었다. 나노공극 에어로겔을10%, 20% 및 30% 혼입한 시험체의 침하깊이는 3.5mm,2.5mm 및 1.5mm로, 무혼입 시험체 대비 각각 약 12%37% 및 62% 감소하였다. 에어로겔을 40% 혼합한 시험체의 침하깊이는 1mm로 무혼입 시험체 대비 약 75%감소하였다.
- 더불어 에어로겔을20% 혼합한 기포콘크리트는 ALC 블록 0.7품(0.19W/m·K 이하)의 품질 규격을 만족하였다.
- 결과적으로 에어로겔의 혼입량이 증가함에 따라 기포콘크리트의 플로우는 증가하였으며, 30%에서 40%로 변화할 때그 증가율은 20% 이상으로 크게 나타났다. 더불어, 에어로겔을 40% 혼입한 시험체만이 현장 타설용 기포콘크리트의 KS 규격인 180mm 이상의 플로우 값을 만족하였다.
- 에어로겔을 혼입한 기포콘크리트의 침하깊이 측정 모습 및 결과는 각각 Figure 4 및 Figure 5와 같다. 모든 시험체의 침하깊이는 4mm 이하 수준으로 0.6품의 현장 타설용기포콘크리트 품질 수준(6mm 이하)을 만족하였다. 무혼입 시험체의 침하 깊이가 4mm로 가장 크게 나타났으며, 에어로겔의 혼입량이 증가함에 따라 시험체의 침하깊이는 감소하는 경향을 나타내었다.
- 기포콘크리트의 재령7일 압축강도는 에어로겔의 혼입율이 40%인 경우를 제외하고 에어로겔의 혼입율이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 무혼입 시험체의 경우 재령 7일 압축강도는 2.7MPa로 가장 높았으며, 에어로겔을 30% 혼입한 시험체의 경우에는 1.6MPa로 무혼입 시험체 대비 약 40% 낮았다. 에어로겔을 10% 및 20% 혼입한 시험체의 재령 7일 압축강도는2.
- 6품의 현장 타설용기포콘크리트 품질 수준(6mm 이하)을 만족하였다. 무혼입 시험체의 침하 깊이가 4mm로 가장 크게 나타났으며, 에어로겔의 혼입량이 증가함에 따라 시험체의 침하깊이는 감소하는 경향을 나타내었다. 나노공극 에어로겔을10%, 20% 및 30% 혼입한 시험체의 침하깊이는 3.
- 실험결과 에어로겔 혼입 기포 콘크리트의 압축강도는 일반 기포콘크리트에 비해 약 17%∼34% 낮았다.
- 에어로겔 혼입율이 40%인 시험체의 경우가 200mm로 가장높게 나타났으며, 무혼입 시험체가 120mm로 가장 낮게 나타났다. 에어로겔 혼입율 10% 및 20%인 시험체의 플로우는130mm 및 140mm로, 에어로겔 혼입율이 40%인 시험체에 비하여 각각 35% 및 30% 낮게 나타났다. 에어로겔의 혼입율인 30%인 시험체의 플로우는 155mm로, 40%인 시험체 대비 약 20% 수준이었다.
- 에어로겔을 10% 혼입한 시험체는 0.17W/ m·K의 열전도율을 나타내어 무혼입 및 40% 혼입 시험체의 경우와 같이 ALC 블록 0.5품의 품질 규격(0.19W/ m·K 이하)을 만족하였다.
- 에어로겔을 20% 혼입한 시험체의 열전도율은 0.26W/m·K로 가장 높게 나타났는데, 초소수성의 특징을 갖는 에어로겔이 제작된 시험체 내에서 비교적 균질하게 분포되지 못하여 기포콘크리트의 열전도율 감소에 있어 긍정적 효과를 보이지 못한 것으로 판단된다.
- 65 미만)을 만족하였다. 에어로겔을 30% 혼입한 시험체의 겉보기 비중이 0.59로 가장 높았으며, 에어로겔을10% 및 30% 혼입한 시험체의 겉보기 비중은 0.58로 유사하게 나타났다. 무혼입 시험체의 경우의 겉보기 비중은 0.
- 에어로겔을 40% 혼입한 시험체의 열전도율은 0.14W/m·K로, 0.15W/m·K의 열전도율을 나타낸 무혼입 시험체에 비해 약 5% 낮았다.
- 5mm로, 무혼입 시험체 대비 각각 약 12%37% 및 62% 감소하였다. 에어로겔을 40% 혼합한 시험체의 침하깊이는 1mm로 무혼입 시험체 대비 약 75%감소하였다. 일반적으로 기포콘크리트의 침하는 기포 표면상에 존재하는 수분이 시멘트의 수화반응으로부터 생성된 겔 공극 및 미세 모세관공 극으로 흡수되며 발생한다[7].
- 에어로겔을30% 혼입한 시험체의 열전도율은 0.19W/m·K로 나타났으며, ALC 블록 0.6품의 품질 규격(0.24W/m·K 이하)을 만족하였다.
- 에어로겔 혼입율 10% 및 20%인 시험체의 플로우는130mm 및 140mm로, 에어로겔 혼입율이 40%인 시험체에 비하여 각각 35% 및 30% 낮게 나타났다. 에어로겔의 혼입율인 30%인 시험체의 플로우는 155mm로, 40%인 시험체 대비 약 20% 수준이었다.
- 나노공극 에어로겔 혼입 기포콘크리트의 겉보기 비중 측정 결과는 Figure 6에 나타내었다. 측정결과 무혼입 시험체를 제외한 모든 시험체는 ALC 블록 0.6품의 품질 규격(0.55이상 0.65 미만)을 만족하였다. 에어로겔을 30% 혼입한 시험체의 겉보기 비중이 0.
- 에어로겔 혼입율 변화에 따른 기포콘크리트의 열전도율측정 결과는 Figure 9와 같다. 측정결과 에어로겔을 혼입한 시험체의 열전도율은 40%인 경우를 제외하고 무혼입 시험체에 비해 높게 나타났다. 에어로겔을 40% 혼입한 시험체의 열전도율은 0.
후속연구
- 6) 향후, 나노기술을 적용한 기포콘크리트의 품질 확보를 위해서는 소수성 에어로겔의 친수성 부여을 위한 고도화 처리기술이 보완될 필요가 있다.
- 초소수성의 성질을 갖는 에어로겔은 주변 환경의 수분이 침투하기 어려운 분자구조를 이루고 있어물에 쉽게 용해되지 않는다. 즉, 에어로겔은 함수 재료인 기포콘크리트와의 혼합이 어려우며, 기포콘크리트의 소요강도 확보 및 에어로겔의 균질한 분포를 위해서는 친수성 부여 등의고도화 처리 기술이 보완되어야 할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.