[논문]경량골재와 팽창펄라이트를 활용한 경량 시멘트복합체의 특성

김득모; 문경주; 소양섭

경량골재와 팽창펄라이트를 활용한 경량 시멘트복합체의 특성
Quality Characteristics of Lightweight Cement Composite using Lightweight Aggregates and Expanded Perlite 원문보기

김득모 (전북대학교 대학원 건축 도시공학부) , 문경주 (전북대학교 공업기술연구센터) , 소양섭 (전북대학교 건축 도시공학부)

This study aims to manufacture and to evaluate lightweight cement composite using lightweight aggregate and expanded perlite. The expanded perlite and lightweight aggregates were mixed with cement, water, SP(superplasticizer), forming-agent and poly-propylene fiber. The specimens were cured at $20^{\circ}C$ for 24h and then at steam curing of $60^{\circ}C$, RH $100\%$ for 12h. As a result, We could make lightweight cement composite of satisfaction about ALC properties. However it is need to improve the properties of density and water absorption.

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문제 정의

그러나 ALC의 경우 그 자체의 제조방식이 고온고압상태의 특수한 조건을 요구하기에 초기 투자비용 및 제조비용이 많이 소요되고 복잡한 제조공정을 거쳐야하는 문제점이 제기되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 비교적 제조가 용이한 경량 소재의 개발을 위해 비구조용 경량골재와 팽창 펄라이트를 활용한 경량 시멘트복합체를 제작하여 물리적 특성을 고찰하고 그 활용 가능성을 평가하고자 하였다.

제안 방법

시험체의 제작은 그림 3과 같이 시멘트와 물, 유동화제, 발포제를 혼입하여 시멘트 페이스트를 제작 후에 팽창펄라이트. 경량골재 및 섬유를 혼입하여 굳지 않은 시멘트복합체를 만들어 24시간 동안 전치시킨 후, 경화된 시험체를 12시간동안 증기 양생(80℃, RH 100%)하였다. 제작된 공시체는 흡수율, 단위용적중량, 압축강도, 인장강도 및 SEM 관찰 등의 실험을 실시하였다.
본 연구에서의 배합은 표 5와 같이 실시하였다. 발포제의 혼입율을 2~5%의 순으로 변화시켰으며, 4%의 발포제 혼입시 섬유혼입율을 0.1~0.5%의 순으로 변화시켰다. 시험체의 제작은 그림 3과 같이 시멘트와 물, 유동화제, 발포제를 혼입하여 시멘트 페이스트를 제작 후에 팽창펄라이트.
경량골재 및 섬유를 혼입하여 굳지 않은 시멘트복합체를 만들어 24시간 동안 전치시킨 후, 경화된 시험체를 12시간동안 증기 양생(80℃, RH 100%)하였다. 제작된 공시체는 흡수율, 단위용적중량, 압축강도, 인장강도 및 SEM 관찰 등의 실험을 실시하였다.

대상 데이터

국내 D사의 1종 보통포틀랜드시멘트를 사용하였다.
본 연구에서는 발포제로서 공업용 알루미늄 분말을 사용하였으며, 적정한 강도발현과 소요의 유동성을 유지하기 위하여 유동화제를 사용하였다. 휨인성 증대를 위해 섬유는 poly-propylene fiber을 사용하였으며 그 물리적 성질은 각각 표 3 및 표 4와 같다.

성능/효과

1) 발포제의 혼입율과 발포율은 2%에서 4%까지는 비례관계를 보이다가 5%에서 저감하며 발포제 4% 일때 가장 낮은 단위용적중량을 보여주고 있다.
2) 발포제를 혼입한 경량복합체에 P. P 섬유를 혼입할 경우 섬유 네트워크 형성에 의한 인성 증대 효과 및 섬유의 구속효과에 의해 균질한 기공형성이 가능하여 표면의 균열을 억제시키는 효과로 인해 단위용적중량을 상승시키는 요인이 되지만 흡수율을 저감시키며 시험체의 압축강도와 인장강도를 상승시키는 역할을 한다.
3) 발포제 혼입율 4%의 시험체에 P.P 섬유를 0.3% 혼입할 때 압축강도 및 인장강도는 최대이며 ALC 제품의 특성을 만족하는 경량시멘트복합체의 제조가 가능하다. 그러나 전반적으로 ALC 제품과 비교하여 단위용적중량과 흡수율이 높아 이의 개선대책이 요구된다.
그림 5는 발포제 혼입율에 따른 단위용적중량과 흡수율을 나타낸 것이다. 4%의 발포제 혼입시 흡수율이 최대이며 단위중량은 최소값을 갖는 것을 알 수가 있다. 이는 경화체내부의 공극의 발달과 연관되어 공극발달이 과다할 경우 단위용적중량은 감소하지만 흡수율은 증가하는 경향을 보이는 것으로 판단된다.

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