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바이오 폴리머를 이용한 구조물 보수용 모르타르의 역학적 특성 평가
Mechanical Properties of Repair Mortar Incorporated with Bio Polymer 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.22 no.6, 2018년, pp.97 - 104  

이선목 ((주)정우소재 기술연구소) ,  현정환 (충남대학교 건설방재연구소) ,  권기성 (충남대학교 토목공학과) ,  김윤용 (충남대학교 토목공학과)

초록
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최근 남해안과 제주도 연안에는 5,000톤 이상의 괭생이 모자반이 유입되어 양식장과 조업에 큰 피해를 주고 있으며, 환경훼손 등 사회적 문제로 부각되고 있다. 괭생이 모자반에 존재하는 알긴산은 주로 의약품, 식품 등으로 활용되는 천연 고분자 물질이다. 하지만, 대량으로 활용할 수 있는 수요처가 확보되지 않아 본 연구에서는 괭생이 모자반을 활용한 바이오 폴리머를 구조물 보수용 폴리머 모르타르에 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 응결특성 평가 시험에서는 바이오 폴리머가 12% 혼입된 L0BP12 배합은 합성폴리머만 혼입된 L12BP0 배합보다 종결시간이 최대 20%증가하는 것을 확인하였다. 흡수율 시험에서는 LOBP12 배합이 초속경 시멘트 배합인 Plain-URHC보다 0.36% 감소하는 것으로 나타나 바이오 폴리머 혼입으로 모르타르의 수밀성이 증가하는 것을 확인하였다. 압축 및 휨강도 시험에서는 바이오 폴리머의 혼입이 증가할수록 강도가 감소하는 경향을 나타내었고, KS F 4042 기준을 만족하는 최대 바이오 폴리머의 혼입률은 12%로 결정되었다. 또한, 재령 4시간 기준 부착강도는 Plain-URHC시험체 보다 모두 향상되었으며, 1 MPa 이상을 확보하여 바이오 폴리머의 혼입이 모르타르의 부착강도를 향상 시킬 수 있는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In recent years, more than 5,000 tons of sargassum honeri have been infested in the southern coast and the coast of Jeju Island, causing serious damage to the farms and fisheries, and environmental problems. The alginate contained in the sargassum honeri is a natural polymeric substance mainly used ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 액상 형태의 합성 폴리머는 현장사용 후 세척과정에서 발생되는 환경 오염문제, 현장 상황으로 인한 계량 오차 문제 등으로 인하여 재 유화형 분말 수지가 모르타르에 사전 혼입된 제품들이 상용화 되었지만 재유화형 분말수지의 높은 가격으로 인하여 경제적 우위를 확보하지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 합성 폴리머가 사용되는 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에 본 연구를 위해 제조한 바이오 폴리머 분말을 적용하여 KS F 4042 「콘크리트구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르」의 규격에 따른 역학적 특성 비교 및 분석에 대한 연구를 진행하였다.
  • 레이저 회절 입도분석장치를 활용하여 바이오 폴리머 입도를 분석한 결과 세분쇄 시료의 평균 입도는 56 ㎛가 측정되었다. 또한 분쇄시 석회석 미분말을 약 1 ~ 5 % 가량 첨가 하여 효율적인 분쇄와 재응집 현상을 방지하고자 하였다. 제조된 바이오 폴리머의 입도 특성은 Table 5에 나타내었고, EDS 분석으로 도출된 바이오 폴리머의 화학성분 Table 6에 나타낸 바와 같다.
  • 본 연구에서는 콘크리트 구조물의 보수용으로 사용되는 폴리머 시멘트 모르타르의 합성 폴리머를 대체하기 위하여 바이오 폴리머의 대체율에 따른 모르타르의 물리적 특성 및 역학적 특성을 분석하였으며, 본 연구 범위에서 도출된 결과는 다음과 같다.
  • 바이오 폴리머의 혼입률은 합성 폴리머를 4 %씩 대체하여 0 %, 4 %, 8 %, 12 %, 16 %까지 혼입하여 합성폴리머를 대체하는 방법으로 물성변화를 검토하였다. 이중, 바이오 폴리머의 혼입률 12 %, 16 % 배합인 L0BP12, L0BP16 배합은 합성폴리머의 혼입 없이 바이오 폴리머로만 구성된 배합이며 이를 통해 바이오 폴리머의 최대 혼입률을 검토하고자 하였다. 또한, 초속경 시멘트의 특성을 비교하기 위한 시험체를 OPC를 사용하여 별도 제작 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
괭생이 모자반에 존재하는 알긴산의 활용처는? 최근 남해안과 제주도 연안에는 5,000톤 이상의 괭생이 모자반이 유입되어 양식장과 조업에 큰 피해를 주고 있으며, 환경훼손 등 사회적 문제로 부각되고 있다. 괭생이 모자반에 존재하는 알긴산은 주로 의약품, 식품 등으로 활용되는 천연 고분자 물질이다. 하지만, 대량으로 활용할 수 있는 수요처가 확보되지 않아 본 연구에서는 괭생이 모자반을 활용한 바이오 폴리머를 구조물 보수용 폴리머 모르타르에 활용하기 위한 연구를 수행하였다.
합성 폴리머를 시멘트에 사용하는 이유는? , 1998). 특히, ethylene-vinyl acetate copolymer(EVA) 및 styrene butadiene rubber(SBR) 등의 합성 폴리머는 경화과정에서 시멘트 조직의 미세구조를 성장형 유기 화학 결정체 성분으로 채워 수분의 이동을 차단, 내부 공극감소, 골재와의 부착 성능을 향상시키는 등 구조물용 보수재료에 활용하는 연구가 진행된 바 있다(Yeon et al.,2005; Chang and Choi.
바이오 폴리머의 대체율에 따른 모르타르의 물리적 특성 및 역학적 특성을 분석한 바, 응결특성 결과는? (1) 응결 특성 평가 시험결과를 통하여 바이오 폴리머의 혼입 률이 증가할수록 종결시간이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 합성 폴리머를 12% 사용한 L12BH0 시험체는 바이오 폴리머를 12% 혼입한 L0BP12 시험체와 비교하할 경우, 종결시간이 20분 지연되는 것으로 나타났다. 이 결과는 바이오 폴리머 입자들이 시멘트 입자와 배합수의 접근을 방해하면서 수화반응을 지연시켰기 때문으로 판단된다.
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참고문헌 (13)

  1. Shon, J. W. (2009), A study on Korean seaweed foods by literature review, Korean J Food Nutr, 22, 75-86. 

  2. Choi, S. G., Park, Y. S., Lee, B. Y., and Byun, Y. S.,(1998), A Study of Acrylic, Epoxy, Urethane, SBR mixed vinyl accetate emulsion latex, Elastomer, 33(5), 324-334. 

  3. Yeon, G. S., Joo, M. K., and Jung, J. H. (2005) Durability of Polymer-Modified Mortars Using Redispersible Polymer Powder, Journal of the Korea Concrete Institute, 17(1), 539. 

  4. Chang, J. H., and Choi, S. M. (2013), Workability Evaluation of the Inorganic Surface Preparation Materials Including EVA Redispersible Polymer Powder for Wall Surface preparation, Journal of Korea Architectural Institute, 29(11), 53-62. 

  5. KS F 4042. (2017), Polymer modified cement mortar for maintance in concrete structure. 

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  7. Betioli, A. M., Gleize, P. J., Jhon, V. M., and Pileggi, R. G. (2012), Effect of EVA on the fresh properties of cement paste, Cement & Concrete Research, 255-260. 

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  9. Yoshihiko, Ohama (1995), Handbook of polymer-modified concrete and mortars, William Andrew, 24-52. 

  10. Lee, Y. S., Joo, M. K., Yeon, G. S., and Jeong, I. S. (2002), Durability of Ultrarapid-Hardening Polymer-Modified Mortar Using Redispersible Polymer Powder, Journal of the Korea Concrete Institute, 17(1), 539. 

  11. Choi, H. G., Lee, G. C., Ko, K. T., and Ryu, G.S. (2015), Effect of VAE Type Powder Polymer on Strength Properties of High Strength Polymer Cement Mortars, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 15(3), 299-306. 

  12. KS F 2476. (2017), Test method for polymer-modified mortar. 

  13. Park, P. H. (2009), A Study on the Influence of VAE Polymers on the Cement Hydration, Ph.D. dissertation, MyeongJi University, department of new materials engineering. 

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