초록 ▼

1. 최종목표
본 연구의 개발목표는 “고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 및 패널의 개발과 이를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발 및 실용화”로서 세부개발 목표는 다음과 같다.
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 개발 및 실용화
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 패널의 개발 및 실용화
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 패널을 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발
2. 개발내용 및 결과
그

1. 최종목표
본 연구의 개발목표는 “고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 및 패널의 개발과 이를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발 및 실용화”로서 세부개발 목표는 다음과 같다.
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 개발 및 실용화
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 패널의 개발 및 실용화
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 패널을 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발
2. 개발내용 및 결과
그 동안 주요 건설재료로써 널리 사용되어 온 콘크리트는 취성적 성질을 가지며, 인장 및 휨성능이 떨어지는 본질적인 결함을 가지고 있다. 이러한 결함과 문제점을 개선하기 위하여 고연성, 고내진성을 갖는 걍량 섬유보강 모르타르 및 패널을 개발하고, 이를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술을 개발하였으며, 그 개발내용 및 결과는 다음과 같다.
- 기존 보강재료 및 공법의 현장적용 현황 및 문제점 파악
- 마이크로역학을 이용하여 최적의 섬유 선정
- 마이크로역학을 이용하여 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 기본배합 제시
- 안정상태 균열이론을 이용하여 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 최적배합비 선정
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 및 패널의 역학적 특성 및 경량성 검증
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 및 패널의 개발
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 패널을 이용하는 내진보강 신기술의 정립
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르에 의하여 보강된 구조물의 해석 및 설계기술 정립
- 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 및 패널을 이용한 구조물 내진보강 신기술의 설계ㆍ시공ㆍ유지관리 지침(안) 개발
3. 사업성과
? 기술적 성과
1. 건설 신소재에 대한 국내 기술 확보
2. 보강 신기술의 개발로 국내의 자체 기술 확보
3. 최신 이론(안정상태 균열이론, 마이크로역학)의 활용에 의한 국내 건설재료 기술의 발전에 기여
4. 마이크로역학-섬유-재료-구조공학을 연계하는 응용분야로서의 발전
? 경제적 성과
1. 구조물의 유지관리 비용 절감
2. 건설 재료 시장의 수입대체 효과 및 해외 건설시장의 경쟁력 강화
3. 상용 중인 보강재의 가격인하 효과
4. 보강기술의 대외 의존도를 감소
5. 기존의 내진성능 개선을 위한 보수/보강 재료 및 공법에 비해 13~21% 경제성 확보
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
1. 본연구의 참여로 인한 섬유복합재료에 대한 연구원의 전문화
2. 섬유복합재료를 사용한 구조물 내진성능 개선 공법에 대한 전문인력양성
3. 섬유복합재료를 사용한 구조물 보수ㆍ보강 현장 전문가 양성
4. 향후추진계획

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 사업비사용실적보고서...5
• I. 총괄현황...5
• II. 과제개발비 세부집행내역...5
• 개발결과의견서...11
• 최종보고요약서(초록)...12
• 목차...15
• 제 1 장 서 론...21
• 제 1 절 연구개발의 필요성 및 중요성...21
• 1. 기술적 측면...21
• 2. 경제ㆍ산업적 측면...23
• 제 2 절 국내ㆍ외 기술 개발 현황...24
• 1. 국내 기술 개발 현황...24
• 2. 국외 기술 개발 현황...25
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...30
• 제 1 절 마이크로역학을 이용하여 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 기본 재료 선정...30
• 1. 기존 보수/보강용 섬유복합재료에 대한 역학적 특성...30
• 가. 연구배경...30
• 나. 고인성 콘크리트의 종류 및 특징...30
• (1) ECC(Engineered Cementitious Composite)...30
• (2) RPC(Reactive Powder Concrete)...31
• (3) CRC(Compact Reinforced Composite)...31
• (4) SIFCON, SIMCON...31
• 다. 고인성 콘크리트의 구성 재료 및 배합 특성...31
• (1) 섬유의 종류 및 특성...31
• (2) 매트릭스 구성재료 및 특성...33
• (3) 배합 특성...33
• 라. 고인성 콘크리트의 수화 및 미세구조 특성...34
• 마. 고인성 콘크리트의 역학적 특성...36
• 바. 고인성 콘크리트의 내구 특성...38
• 사. 소결...38
• 2. 마이크로역학을 이용한 최적의 섬유선정...39
• 가. 마이크로역학...39
• 나. 최적의 섬유선정...42
• (1) 보강용 섬유의 종류 및 특징...42
• (2) 폴리비닐알콜계섬유(PVA)의 종류와 특성...43
• (3) 폴리비닐알콜계섬유(PVA)의 기술동향...45
• (4) 폴리비닐알콜계섬유(PVA)종류의 선정...48
• 다. 소결...57
• 3. 마이크로역학을 이용한 최적의 배합 제시...58
• 가. 마이크로역학을 이용한 최적의 결합재 및 골재 선정...58
• (1) 개요...58
• (2) 사용 재료 및 실험 방법...58
• (3) 실험 결과...59
• 나. 마이크로역학을 이용한 최적의 충진재 선정...62
• 다. 재료의 기본 배합 제시...62
• (1) 마이크로역학과 안정상태 균열 이론...62
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 설계...67
• (3) 섬유 인발 실험 및 매트릭스 파괴 인성 실험...69
• (4) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 설계 및 검증...82
• 라. 소결...90
• 4. 기존 보수/보강용 재료의 가격 분석 및 경제성 분석...91
• 가. 공통공정 일위대가표...92
• 나. 이 과제의 기술인 숏크리트용 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르보수 공정 일위단가표...92
• 다. 209호 보수공정 일위단가표...92
• 라. 288호 보수공정 일위대가표...93
• 마. 331호 보수공정 일위대가표...93
• 바. 소결...93
• 제 2 절 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 재료적 특성...95
• 1. 시공성(workability) 개선...95
• 가. 개요...95
• 나. 실험방법...95
• (1) 사용재료...95
• (2) 시멘트풀 레올로지 실험...96
• (3) 숏크리트 실험...96
• (4) 직접인장실험...97
• 다. 결과 및 분석...97
• (1) 레올로지 제어방법 결정...97
• (2) 굳지 않은 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 숏크리트 특성...99
• (3) 숏크리트된 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르의 1축인장거동...100
• 라. 소결...100
• 2. 초기 및 장기강도 특성 분석...103
• 가. 압축강도실험...103
• 3. 자기 수축량 저감...104
• 가. 개 요...104
• 나. 자기수축 모델식...104
• (1) Tazawa 모델식...104
• (2) Larrard & Roy 모델식...105
• (3) B3모델식...105
• 다. 실험방법...106
• 라. 실험 및 분석결과...106
• (1) 수축저감...106
• (2) 자기수축실험...107
• 4. 내구/내진특성 개선...109
• 가. 내진성능 개선(자기충전성능)...109
• (1) 개요...109
• (2) 이론적 배경...109
• (3) 실험 방법...110
• (4) 실험결과 및 분석...111
• (5) 소결...115
• 나. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용한 패널에 대한 내진 성능...117
• 5. 중성화...119
• 가. 개요...119
• (1) 중성화 현상의 메커니즘...119
• (2) 중성화와 콘크리트의 수명...123
• (3) 중성화 진행속도의 평가...124
• (4) 중성화 속도에 영향을 미치는 요인...126
• (5) 중성화 억제 대책...129
• 나. 중성화 속도 측정 실험과 해석...130
• (1) 실험 계획 및 방법...130
• (2) 실험 결과...131
• 제 3 절 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용한 구조물 내진성능 개선 신기술 개발...133
• 1. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용하여 성능개선된 부재의 특성 분석...133
• 가. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르를 이용한 단면교체된 철근콘크리트 보의 보수성능 실험...133
• (1) 개요...133
• (2) 단면교체된 철근콘크리트 보의 보수성능 실험개념...133
• (3) 단면교체된 철근콘크리트 보 실험체의 형태 및 변수...133
• (4) 실험체의 제작...134
• (5) 사용재료 특성...136
• (6) 실험방법 및 장치...137
• (7) 실험결과 및 분석...138
• (8) 소 결...144
• 나. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 보강 보-기둥 접합부 실험...146
• (1) 개요...146
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 보강 보-기둥 접합부의 설계개념...146
• (3) 실험체의 형태 및 변수...148
• (4) 실험체의 제작...151
• (5) 사용재료 특성...153
• (6) 실험방법 및 장치...154
• (7) 실험결과 및 분석...157
• (8) 소 결...166
• 다. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널의 전단 성능...167
• (1) 개요...167
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널의 성능 평가...167
• (3) 소결...195
• 라. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널을 이용한 구조물(골조, 벽체)의 내진성능 평가 및 개선...197
• (1) 개요...197
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 보강 철근콘크리트 골조 및 내진벽의 설계개념...197
• (3) 실험체의 형태 및 변수...200
• (4) 실험체의 제작...209
• (5) 사용재료 특성...210
• (6) 실험방법 및 장치...213
• (7) 실험결과 및 분석...216
• (8) 소 결...245
• 2. 성능개선을 위한 설계 및 시공 기법의 확립...247
• 가. 숏크리트 공정 보수에 대한 설계 및 시공기법 확립...247
• (1) 숏크리트 공정 보수에 대한 설계기법 확립...247
• (2) 숏크리트 공정 보수에 대한 시공기법 확립...256
• 나. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널을 이용한 보강에 대한 설계 및 시공기법 확립...258
• (1) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널을 이용한 보강에 대한 설계기법 확립...258
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널을 이용한 보강에 대한 시공기법 확립...274
• 3. 현장시공시 사용 할 수 있는 매뉴얼 제작...284
• 가. 숏크리트 공정 보수에 대한 시공 매뉴얼 제작...284
• (1) 개요...284
• (2) 숏크리트 공정 보수에 대한 시공 매뉴얼...284
• (3) 숏크리트 보수공정에 대한 기록/검사 및 유지관리...291
• 나. 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 패널을 이용한 보강에 대한 시공 매뉴얼 제작...292
• (1) 개요...292
• (2) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 프리캐스트 패널 끼움 보강공법...293
• (3) 고연성, 고내진 경량 섬유보강 모르타르 면내벽체 현장타설 보강공법...296
• 다. 현장 시험 시공...299
• (1) 개요...299
• (2) 현장 시험 시공 현황...301
• (3) 일위대가...306
• (4) 소결...306
• 제 3 장 사 업 성 과...307
• 제 1 절 기술적 성과...307
• 1. 건설 신소재에 대한 국내 기술 확보...307
• 2. 보강 신기술의 개발로 국내의 자체 기술 확보...307
• 3. 최신 이론(안정상태 균열이론, 마이크로역학)의 활용에 의한 국내 건설재료 기술의 발전에 기여...307
• 4. 마이크로역학-섬유-재료-구조공학을 연계하는 응용분야로서의 발전...307
• 5. 개발기술의 평가항목별 기술적 성과...307
• 제 2 절 경제적 성과...308
• ㆍ 구조물의 유지관리 비용 절감...308
• ㆍ 건설 재료 시장의 수입대체 효과 및 해외 건설시장의 경쟁력 강화...308
• ㆍ 상용 중인 보강재의 가격인하 효과...308
• ㆍ 보강기술의 대외 의존도를 감소...308
• ㆍ 기존의 내진성능 개선을 위한 보수/보강 재료 및 공법과의 경제성 분석...308
• 제 4 장 결 론...309
• 제 1 절 연구개발결과의 활용계획 및 향후추진계획...309
• 1. 활용계획...309
• 가. 기존 보수재의 대체용으로 활용...309
• 나. 콘크리트 구조물의 성능과 사용연한 향상을 위한 보강공법으로 활용...309
• 다. 신설 구조물의 재료로서 활용범위의 확대...309
• 라. 유해 환경에 노출되어 있는 구조물의 재료로서 활용범위의 확대...309
• 2. 향후추진계획...310
• 가. 2010년(연구종료 후 1년차)...310
• 나. 2011년(연구종료 후 2년차)...310
• 다. 2012년(연구종료 후 3년차)...310
• 라. 2013년(연구종료 후 4년차)...310
• 마. 2014년 이후(연구종료 후 5년차 이상)...310
• 3. 향후추진계획에 대한 추진체계...311