[논문]친환경 황토 고화재를 사용한 황토 모르타르의 내구 특성

정용욱; 이승한; 장석수; 여인동; 최종오

친환경 황토 고화재를 사용한 황토 모르타르의 내구 특성
Durability Properties of Loess Mortar Using Eco-friendly Loess Binder 원문보기

정용욱 (계명대학교, 첨단건설재료실험센터) , 이승한 (계명대학교, 토목공학과) , 장석수 (계명대학교, 철근콘크리트구조연구실) , 여인동 (계명대학교, 철근콘크리트구조연구실) , 최종오 (계명대학교, 철근콘크리트구조연구실)

본 연구는 기존 황토 자전거도로에서 발생하고 있는 동결융해에 의한 내구성 저하 등의 문제점을 해결하기 위하여 비(非) 시멘트계 고화재를 사용한 황토 모르타르의 내수성, 동결융해 저항성, 미세구조(XRF)분석을 평가하는데 그 목적을 두었다.

The purpose of this study aimed to evaluate properties of water resistance, disease of freezing and thawing and XRF of Loess mortar using non-cement binder to solve reduction of durability by freezing and thawing on exiting Loess bicycle load.

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문제 정의

그러나 기존의 황토 자전거도로는 포장면의 패임현상을 야기시킬 뿐만 아니라 동결융해에 의한 내구성 저하의 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 황토 모르타르의 내구성을 확보하기 위하여 비(非) 시멘트계 고화재를 사용한 황토 모르타르의 내수성, 동결융해 저항성, 미세분석 구조(XRF)를 평가하고자 하였다.

제안 방법

고화재의 성능을 검토하기 위하여 마사토:황토의 비율 8:2에서 고화재의 치환율을 10%, 20%, 30%로 변화시켰다. 제조된 황토 모르타르 공시체의 양생을 실시한 후 내수성, 동결융해 저항성, 미세구조 분석(XRF)을 실시하였다.
비(非) 시멘트계 고화재를 사용하여 황토 모르타르의 내수성, 동결융해 저항성, 미세구조 분석(XRF)을 평가한 연구의 결론은 다음과 같다.
고화재의 성능을 검토하기 위하여 마사토:황토의 비율 8:2에서 고화재의 치환율을 10%, 20%, 30%로 변화시켰다. 제조된 황토 모르타르 공시체의 양생을 실시한 후 내수성, 동결융해 저항성, 미세구조 분석(XRF)을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구의 황토 모르타르 제조에 사용된 재료로 알루미나규산염과 폴리아크릴산나트륨의 혼합물인 고화재를 사용하였다. 황토는 경남 하동산 D사의 제품을 사용하였고, 마사토는 A급 질마사 중 5mm체 통과분을 사용하였으며, 경북 고령산 천연 잔골재를 사용하였다.
본 연구의 황토 모르타르 제조에 사용된 재료로 알루미나규산염과 폴리아크릴산나트륨의 혼합물인 고화재를 사용하였다. 황토는 경남 하동산 D사의 제품을 사용하였고, 마사토는 A급 질마사 중 5mm체 통과분을 사용하였으며, 경북 고령산 천연 잔골재를 사용하였다.

성능/효과

1) 내수성 실험결과 질량변화율은 마사토와 황토의 혼합비율에 관계없이 평균 약 13% 감소하는 것으로 나타났으며, 길이변화율은 평균 63.33×10-4로 나타나 고화재 치환율이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다.
2) 동결융해 저항성 측정결과 고화재 치환율 20%와 30%에서 동결융해 300사이클 상대동탄성계수가 75%이상으로 나타났다.
3) 황토모르타르의 주요 화학조성은 실리카성분인 SiO₂가 49.2%로 나타났으며, Al₂O₃ 18.1%, CaO 16.4%, 그 외 기타 K₂O, SO₃, Fe₂O₃ 등으로 조성되어 있는 것으로 나타났다.
내수성 실험결과 마사토와 황토의 혼합비율에 관계없이 반복횟수 2 사이클까지는 질량이 평균 10%로 급격히 감소하였으나 이후 반복횟수 10 사이클까지의 질량변화율은 약 0.8% 감소하는 것으로 나타났다. 최대 길이변화율은 고화재 10%에서 84.
상대동탄성계수 측정결과 고화재 치환율 10%에서는 반복횟수 90사이클에서 시험체의 균열파손으로 측정을 종료하였으며, 고화재 치환율 20%에서는 동결융해 300사이클에서도 상대동탄성계수가 75%로 나타났으며, 고화재 치환율 30%에서는 79%로 나타났다.
4%, 그 외 기타 K₂O, SO₃, Fe₂O₃ 등으로 조성되어 있는 것으로 나타났다. 일반적인 황토의 화학적 조성은 SiO₂성분과 CaO, Al₂O₃ 등으로 조성되어 있어 본 연구에서의 황토 모르타르 성분은 일반적인 황토의 화학 성분과 유사한 것으로 나타났다.
최대 길이변화율은 고화재 10%에서 84.20×10-4, 고화재 20%에서 57.64×10-4, 고화재 30%에서 48.44×10-4로 나타나 고화재 치환율이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다.
황토모르타르의 주요 화학조성은 실리카성분인 SiO₂가 49.2%로 나타났으며, Al₂O₃ 18.1%, CaO 16.4%, 그 외 기타 K₂O, SO₃, Fe₂O₃ 등으로 조성되어 있는 것으로 나타났다. 일반적인 황토의 화학적 조성은 SiO₂성분과 CaO, Al₂O₃ 등으로 조성되어 있어 본 연구에서의 황토 모르타르 성분은 일반적인 황토의 화학 성분과 유사한 것으로 나타났다.

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