[논문]충진제 종류에 따른 GFRP 복합체의 내알카리성 실험

유영준; 박영환; 김형열; 문창권; 이승렬

충진제 종류에 따른 GFRP 복합체의 내알카리성 실험
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유영준 (한국건설기술연구원) , 박영환 (한국건설기술연구원) , 김형열 (한국건설기술연구원) , 문창권 (부경대학교 공과대학 신소재공학부) , 이승렬 (부경대학교 공과대학 신소재공학부)

This paper presents experimental results for durability performance of GFRP composite exposed to the $80^{\circ}C$ alkali solution. A total of 280 specimens for 4 types of additive and 7 cases of immersion time were prepared and tested. Additives used in this study were PVA, kaolin clay, and alumina powder. Specimens were immerged up to 30 days and tested for tensile strength for each immersion time. The results indicate that it is important to fill the inner space of GFRP composite densely to avoid the decrease of tensile strength. In this study, PVA additive showed better performance than other additives.

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문제 정의

본 연구는 FRP 복합체를 제작하는데 사용되는 충진제의 종류에 따른 GFRP 복합체의 내알카리 성능을 관찰한 연구로서 이를 통하여 도출된 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 유리섬유와 비닐 에스터를 사용하여 제작한 GFRP 복합체의 내구성능을 관찰하기 위한 실험연구로서 FRP 제작 시 첨가되는 충진제(Additive)의 종류에 따른 내구성능을 관찰하였다. 사용된 충진제는 무첨가(No additive), PVA(Polyvinyl alcohol), Kaolin clay, Alumina powder 4종이며, 8 0℃의 알칼리 환경에 대한 가속화 시험을 실시하였다.

제안 방법

경화가 완료된 시편은 일정한 길이로 잘라내어 스트랜드로 제작하였다. 시편의 상태에 따라 실험 결과가 달라질 수 있기 때문에 광학 현미경으로 표면을 관찰하여 양호한 시편만을 선별하여 실험하였다.
사용된 충진제는 무첨가(No additive), PVA(Polyvinyl alcohol), Kaolin clay, Alumina powder 4종이며, 8 0℃의 알칼리 환경에 대한 가속화 시험을 실시하였다.
시편의 무게 측정은 환경 조건에서 꺼낸 뒤 바로 표면의 수분을 제거하고 10분 뒤에 0.0001g의 정밀도를 가진 전자저울(AT400, Mettler)을 사용하여 침지 전 80℃에서 72시간 건조시킨 시험편의 초기무게와의 차로 계산하였다.
경화가 완료된 시편은 일정한 길이로 잘라내어 스트랜드로 제작하였다. 시편의 상태에 따라 실험 결과가 달라질 수 있기 때문에 광학 현미경으로 표면을 관찰하여 양호한 시편만을 선별하여 실험하였다. 시편제작시 충진제는 무첨가(No additive) 경우와 PVA(Polyvinyl alcohol), Kaolin clay, Alumina powder 4종류를 고려하였으며, 충진제별 스
트랜드 시편을 각각 나누어 항온오븐에 넣고 80'C의 알칼리 환경 조건에 0, 1, 2, 5, 10, 20, 30일 침지 시킨 후 500 kgf 인장 시험기를 사용하여 재하속도 2.0 mm/min로 인장강도시험을 실시하므로 충진제에 따른 GFRP 복합체의 내구성능을 비교. 관찰하였다.

대상 데이터

GFRP 복합체의 내구성 실험을 위하여 본 연구에서는 스트랜드형 시편을 각 충진제(4 cases)와 침지 시간(7 cases)에 대해 10개씩 총 280개 제작하였다. 시편 제작에 사용된 강화섬유는 E-Glass (RS300-111A, Owens Coming)이며, 수지는 HETRON-922LV (斧)에이피에스)를 사용하였다.
cases)에 대해 10개씩 총 280개 제작하였다. 시편 제작에 사용된 강화섬유는 E-Glass (RS300-111A, Owens Coming)이며, 수지는 HETRON-922LV (斧)에이피에스)를 사용하였다.

성능/효과

1) GFRP 복합체 제작에 있어서 Kaolin 충진제를 사용한 경우에는 초기에 급격히 무게가 증가하였고 일정 기간 이후에는 거의 무게가 변하지 않았다. 무첨가(No additive)와 Alumina powder 충진제의 경우에는 침지 시간에 따라 비례적으로 무게가 증가하는 경향을 보였으며, 특히 Alumina powder 충진제인 경우에 그 속도가 매우 빨랐다.
2) 상기 무게 변화율은 알카리액에 대한 것이지만 복합체 내부에 존재하는 공극 등에 의해 발생하는 것이므로 기타 수분 등에 대해서도 동일한 경향일 것으로 판단된다.
3) 그림 3으로부터 인장강도 감소 경향은 무게 변화율 증가 경향과 관계가 있음을 알 수 있다. 따라서 GFRP 복합체에 대한 내구성능을 확보하기 위해서는 복합체 내부의 공극 등을 감소시켜야 하며 본 연구에서는 PVA 충진제를 사용한 경우가 가장 유리한 것으로 나타났다.
따라서 GFRP 복합체에 대한 내구성능을 확보하기 위해서는 복합체 내부의 공극 등을 감소시켜야 하며 본 연구에서는 PVA 충진제를 사용한 경우가 가장 유리한 것으로 나타났다.
거의 무게가 변하지 않았다. 무첨가(No additive)와 Alumina powder 충진제의 경우에는 침지 시간에 따라 비례적으로 무게가 증가하는 경향을 보였으며, 특히 Alumina powder 충진제인 경우에 그 속도가 매우 빨랐다. PVA의 경우에는 무게 변화율이 상대적으로 낮아 침지 시간 20일 정도까지는 무게가 거의 변하지 않았다.

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