교량 신축이음장치의 파손 유형을 보면, 그 원인이 주로 후타재와 관련된 부재에서 많이 발생하는것을 알 수 있다. 중차량 통과에 따른 충격과 진동하중으로 인해서 후타재의 파손이 심하게 일어나고, 신축이음장치를 후타재에 고정하기 위해서 사용하는 앵커에서 풀림 현상이 많이 발생하고 있다. 후타재의 파손은 모든 신축이음장치에서 발생하는 현상으로 기존의 후타재로는 신축이음장치의 종류와 관계없이 차량의 충격하중을 충분히 흡수할 수 없으므로, 차량이 교량의 신축이음장치를 통과 할 때에 가해지는 충격하중으로부터 하자 발생원인을 제거하기 위해서는 충격하중을 흡수 할 수 있는 새로운 후타재의 개발이 절실하게 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 에폭시변성 폴리우레탄 바인더와 필러(filler), 골재를 사용하여 우수한 성능을 갖는 고내충격성 모르타르를 개발하는데 목적을 두었다.
교량 신축이음장치의 파손 유형을 보면, 그 원인이 주로 후타재와 관련된 부재에서 많이 발생하는것을 알 수 있다. 중차량 통과에 따른 충격과 진동하중으로 인해서 후타재의 파손이 심하게 일어나고, 신축이음장치를 후타재에 고정하기 위해서 사용하는 앵커에서 풀림 현상이 많이 발생하고 있다. 후타재의 파손은 모든 신축이음장치에서 발생하는 현상으로 기존의 후타재로는 신축이음장치의 종류와 관계없이 차량의 충격하중을 충분히 흡수할 수 없으므로, 차량이 교량의 신축이음장치를 통과 할 때에 가해지는 충격하중으로부터 하자 발생원인을 제거하기 위해서는 충격하중을 흡수 할 수 있는 새로운 후타재의 개발이 절실하게 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 에폭시변성 폴리우레탄 바인더와 필러(filler), 골재를 사용하여 우수한 성능을 갖는 고내충격성 모르타르를 개발하는데 목적을 두었다.
The expansion joint is an important part of the bridge, but the failure is occurred on the non-shrinkage concrete which is connected to the slab of the bridge and the expansion joint, and the other problem is the release of anchors in expansion joint due to the impact and vibration during the driven...
The expansion joint is an important part of the bridge, but the failure is occurred on the non-shrinkage concrete which is connected to the slab of the bridge and the expansion joint, and the other problem is the release of anchors in expansion joint due to the impact and vibration during the driven car on the bridge, especially an overloaded car. In this study, to overcome the failure of non-shrinkage of concrete, high impact resisting mortar is developed. The high impact resisting mortar shall be a polyurethane material compounded with an aggregate system to develop excellent flexibility characteristics, high load bearing capacity.
The expansion joint is an important part of the bridge, but the failure is occurred on the non-shrinkage concrete which is connected to the slab of the bridge and the expansion joint, and the other problem is the release of anchors in expansion joint due to the impact and vibration during the driven car on the bridge, especially an overloaded car. In this study, to overcome the failure of non-shrinkage of concrete, high impact resisting mortar is developed. The high impact resisting mortar shall be a polyurethane material compounded with an aggregate system to develop excellent flexibility characteristics, high load bearing capacity.
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문제 정의
기 존 에 후 타재 로 사 용 하 고 있 는 무 수 축 모르타르, 에 폭 시 수 지 모르타르는 높 은 압축강도와는 달리 취성파괴를 하기 때문에 약한 충격에도 쉽게 파손된다. 따라서 본 연구에서는 에폭시변성 폴리우레탄 바인더와 필러(filler), 골재를 사용하여 우수한 성능을 갖는 고내충격성 모르타르를 개발하고자 한다.
제안 방법
그리고 다른 믹서기에 에폭시변성 폴리우레탄 주제, 경화제를 투입하고 약 60초간 비빔을 하고, 전에 배합해놓았던 골재와 충전제를 투입하고 고속으로 약 60초를 배합하게 된다. 그 다음에는 모르타르의 응결 시간 및 강도시험을 위한 시험체를 제작하였다. 또한 무수축 모르타르는 일반적인 폴리머 모르타르 배합법을 사용하여 시험체를 제작하였다.
실험은 우선 모르타르 믹서기에 골재와 충전제(filler)를 투입하고 약 60초를 고속으로 배합한다. 그리고 다른 믹서기에 에폭시변성 폴리우레탄 주제, 경화제를 투입하고 약 60초간 비빔을 하고, 전에 배합해놓았던 골재와 충전제를 투입하고 고속으로 약 60초를 배합하게 된다.
폴리우레탄계 고내충격성 모르타르(PU, PU-Cement)는 폴리우레탄을 바인더로 하고, 바인더는 보통 7일이면 경화가 완료되기 때문에 7일 강도를 측정하였고, 무수축 모르타르는 바인더가 시멘트이기 때문에 28일 강도를 측정하여 비교하였다. 시험결과에 의하면, 무수축 모르타르의 압축강도가 폴리우레탄 고내충격성 모르타르보다 우수한 것으로 나타났으며, PU가 PU-Cement에 비해 약 2배인 것을 알 수 있다.
대상 데이터
본 연구에서는 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르를 개발하기 위해서 바인더로 개발된 에폭시변성 폴리우레탄을, 골재로 4, 6, 7호사 규사를, 충전제(filler)로 탄산칼슘(CaCO3), 시멘트(1종 포틀랜드)를 사용하였다. 배합에 따라 제작된 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르와 기존에 사용되는 무수축 모르타르의 응결시간, 압축강도, 부착강도, 건조수축 등 역 학적 특성 중심으 로 실험을 하였으 며, 실험방법은 KS 기준에 따라서 수행 하였다.
폴리우레탄계 고내충격성 모르타르는 각기 다른 바인더에 골재로 4, 6호사 또는 7호사를 사용하고 충진재(filler)로 탄산칼슘(CaCO3)과 시멘트를 사용함에 따라 두가지(PU, PU-Cement) 배합비로 모르타르 시험체를 제작하였다. 또한 무수축 모르타르는 16%의 물-시멘트비로 배합하였다.
이론/모형
KS L 5108(비카트침에 의한 수경성 시멘트의 응결시간)에 의해 응결시간을 측정하였다. PU가 PU-Cement에 비해 초결과 종결이 늦는 것으로 나타났고, 폴리우레탄 고내충격성 모르타르는 초결 시간에 비해 종결에 이르는 시간은 짧아지는 것으로 나타났다.
그 다음에는 모르타르의 응결 시간 및 강도시험을 위한 시험체를 제작하였다. 또한 무수축 모르타르는 일반적인 폴리머 모르타르 배합법을 사용하여 시험체를 제작하였다.
), 시멘트(1종 포틀랜드)를 사용하였다. 배합에 따라 제작된 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르와 기존에 사용되는 무수축 모르타르의 응결시간, 압축강도, 부착강도, 건조수축 등 역 학적 특성 중심으 로 실험을 하였으 며, 실험방법은 KS 기준에 따라서 수행 하였다.
본 연구에서 개발한 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르를 무수축 모르타르와 비교하여 압축강도, 부착강도, 건조수축 그리고 응결시간을 KS 기준에 의해 실험하였으며, 실험결과를 간단히 정리하면 아래와 같다.
성능/효과
1) 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르는 무수축 모르타르에 비해 압축강도는 다소 떨어지지만 부착강도는 상회하는 것으로 나타났다.
2) 건조수축 시험 결과에 의하면 초기에는 무수축 모르타르가 수축량이 컸고 120시간 이후에는 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르의 수축량이 커지는 것으로 나타났다.
3) 응결시험 결과에 의하면 초결은 무수축 모르타르에 비해 늦지만 초결 이후 응결시간이 빨라져 종결시간은 비슷해지는 모습을 보여줬다.
KS L 5108(비카트침에 의한 수경성 시멘트의 응결시간)에 의해 응결시간을 측정하였다. PU가 PU-Cement에 비해 초결과 종결이 늦는 것으로 나타났고, 폴리우레탄 고내충격성 모르타르는 초결 시간에 비해 종결에 이르는 시간은 짧아지는 것으로 나타났다. 이는 바인더인 폴리우레탄이 반응하기 시작하면 급속하게 응결이 되기 때문일 것으로 사료된다.
건조수축 실험결과 초기 120시간 까지는 무수축 모르타르가 수축이 가장 심한 모습을 나타내면서 폴리우레탄 고내충격성 모르타르도 심한 수축을 보여주지만 120시간 이후에는 무수축 모르타르가 가장 수축량이 작아져 안정적인 모습을 보여주고 폴리우레탄 고내충격성 모르타르는 무수축 모르타르보다 다고 높은 수축량을 보여주고 있다. 그림 1은 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르와 무수축 모르타르의 건조수축을 비교한 것이다.
시험결과에 의하면, 무수축 모르타르의 압축강도가 폴리우레탄 고내충격성 모르타르보다 우수한 것으로 나타났으며, PU가 PU-Cement에 비해 약 2배인 것을 알 수 있다. 또한 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에서는 부착강도를 1.0이상으로 규정하고 있는데 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르는 품질기준을 훨씬 상회하는 값을 나타냈으며, 무수축 모르타르보다 우수한 것으로 나타났다. 표 2 와 3은 폴리우레탄계 고내충격성 모르타르와 무수축 모르타르의 압축강도, 부착강도를 각각 비교한 것이다.
폴리우레탄계 고내충격성 모르타르(PU, PU-Cement)는 폴리우레탄을 바인더로 하고, 바인더는 보통 7일이면 경화가 완료되기 때문에 7일 강도를 측정하였고, 무수축 모르타르는 바인더가 시멘트이기 때문에 28일 강도를 측정하여 비교하였다. 시험결과에 의하면, 무수축 모르타르의 압축강도가 폴리우레탄 고내충격성 모르타르보다 우수한 것으로 나타났으며, PU가 PU-Cement에 비해 약 2배인 것을 알 수 있다. 또한 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에서는 부착강도를 1.
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