초록 ▼

연구의 목적 및 내용
․국내에서는 급속한 경제발전으로 사회기반시설의 대대적 확충이 있었다. 하지만 사회기반시설에 대한 유지관리는 소홀하여 현재 보수․보강에 관련한 공사비는 급격한 증가 추세를 보이고 있다. 또한, 국내에서 사용되는 보수․보강 공법은 특성을 고려하지 않은 일반적인 방법이 답습적으로 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 누수․방수 등 주로 코팅제로만 사용되어 온 폴리우레아의 조성비를 변화시켜 구조물의 보수․보강 성능에 가장 중요한 고부착성, 고인장 및 고연성 효과를 극대화 시키고자 한다. 이를 기

연구의 목적 및 내용
․국내에서는 급속한 경제발전으로 사회기반시설의 대대적 확충이 있었다. 하지만 사회기반시설에 대한 유지관리는 소홀하여 현재 보수․보강에 관련한 공사비는 급격한 증가 추세를 보이고 있다. 또한, 국내에서 사용되는 보수․보강 공법은 특성을 고려하지 않은 일반적인 방법이 답습적으로 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 누수․방수 등 주로 코팅제로만 사용되어 온 폴리우레아의 조성비를 변화시켜 구조물의 보수․보강 성능에 가장 중요한 고부착성, 고인장 및 고연성 효과를 극대화 시키고자 한다. 이를 기반으로 폴리우레아에 대한 최적 배합비를 도출 후 재료 측면에서의 성능실험과 구조모형 실험을 실시할 것이다. 또한 폭발하중이나 충격하중과 같은 특수하중 및 일반구조물의 보수․보강에 보강재로의 사용 가능성을 판단하고자 한다. 더 나아가 대량 생산 및 실용화를 검토할 예정이다.
연구결과
본 연구에서 수행한 재료 개발에서는 연질형 폴리우레아의 최적 배합비를 도출하였다. 이를 가지고 구조물에 보강재로 적용하여 폭발하중에 대한 성능 평가를 실시한 결과 강성과 연성 증가로 인한 에너지 흡수 및 에너지 소산능력이 매우 우수한 것으로 나타났다. 하지만 개발된 연질형 폴리우레아를 일반 구조물의 보수․보강에 적용하여 수행한 성능평가에서는 강성이 낮고 신장률이 높아 실질적으로 큰 효과를 발휘하지는 않는 것으로 나타났다. 이에 따라 방폭성능에 우수한 연질형 폴리우레아를 개선하여 일반 구조물의 보수․보강재료로 사용하기 위한 경질형 폴리우레아의 조성비를 도출하였다. 도출된 조성비로 배합한 경질형 폴리우레아를 일반 구조물에 도포하여 보강성능 평가를 하였으며, 보강재의 보강성능을 평가하는 주요 항목인 부착성능 평가도 같이 수행하였다. 연질형 폴리우레아를 개선하여 개발한 경질형 폴리우레아는 일반 구조물의 보강성능에 매우 우수한 것으로 나타났으며, 고부착성도 나타내고 있는 것을 확인하였다. 특히 극한하중 이후의 소성구간에서 연성파괴 거동 효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 이는 구조물의 노후화 및 시공상의 문제점으로 급작스런 취성파괴의 위험이 있는 구조물을 연성파괴 거동으로 유도할 수 있어 안전성을 높일 수 있을 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 연질형 폴리우레아와 경질형 폴리우레아를 그 사용목적에 맞게 보강한다면 기존의 섬유시트 보강공법을 대처해 독립적인 보강재로 충분히 실용 가능할 것으로 판단된다.
연구결과의 활용계획
․균열, 열화, 결함, 손상이 있는 각종 콘크리트 구조물의 보수・보강
․국가안보 및 군사보안과 밀접한 관련이 있는 특수구조물의 보강
․지하철, 공동구, 통신구등 지하구조물의 내하력 증진
․교량, 터널, 항만구조의 내하력 보강
․습윤환경에 놓인 구조물의 보수・보강
․염해, 하수, 동결융해, 오염 등 화학작용을 받는 구조물의 보수・보강
․각종 건축 및 토목 구조물의 보수・보강에 적용
․원자력 격납고(PCCV), 교량, 댐 등의 사회기반시설 및 그 이외에 중요도가 높은 민간구조물에 대한 방호설계

Abstract ▼

Purpose & contents
․There has been a improvement of domestic infrastructures for the rapid growth of economic growth. However, the maintenance of the infrastructures it has not been the main project of the industry for years and for now, the strengthening and repair projects is becoming more impo

Purpose & contents
․There has been a improvement of domestic infrastructures for the rapid growth of economic growth. However, the maintenance of the infrastructures it has not been the main project of the industry for years and for now, the strengthening and repair projects is becoming more important. But the status of the methods of those constructions are not individualized for each of sites. To solve the problems, developments of various rehabilitation materials are needed. This research, therefore, develops the application of PolyUrea, which has been used only as for coating of the structures for leaking and water proof, by changing the concentration ratio of PolyUrea to have high bond, tensile and ductility capacity that is the most important matter of strengthening and repairing. Base on the developed optimum ratio of PolyUrea, experimental material capacity test and the structural model test is performed. Also, the possibility of the application of PolyUrea as a rehabilitation material for unusual loads, such as blast and impact load, is examined. Furthermore, the consideration of mass production and actual application of PolyUrea is performed.
Result
This research has developed the optimum ratio of flexible type PolyUrea. With the result of the research, the blast load resistance evaluation of the product as a strengthening material was performed and it showed the high energy absortion and dissipation for the toughness and ductility improvement. However, the application of developed flexible type PolyUrea for normal structures has shown not greater improvement in the evaluation. Therefore, the alternative ratio of PolyUrea for normal structure rehabilitation was developed. The developed ratio made the PolyUrea to be stiff type and the possibility of application was tested and the bond capacity, which is most important factor of rehabilitation material, was evaluated. The test results showed that stiff type PolyUrea has superior performance to strengthening normal structures, and the high bond capacity was verified. Mostly, ductility failure behavior at plastic behavior was very good. That is, especially, possible to manipulate the structures in brittle failure danger because of construction method's problem and aging to have a ductile failure behavior, so that the safety of the structure can be highened. Therefore, the developed flexible type and stiff type PolyUrea can be used to replace the existing strengthening and repairing methods if they are used for proper objects and proper method.
Expected Contribution
․Rehabilitation of crack, detoriation, defect and damage of concrete structures
․Strengthening National and military security related special structures
․Load bearing capacity improvement of underground space (subway, common, electricity duct)
․Rehabilitation of structures on various conditions (wet, freeze and thaw, sea water, sewage, pollution)
․Application on reinforcing and repairing of various structures
․Blast resisting design of infrastructures (containment vessel(PCCV), bridges and dam) and important nongovernmental structure

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 5
• 1. 한글요약문 ... 5
• 2. SUMMARY ... 6
• Ⅲ. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1.1 연구목적 및 필요성 ... 7
• 1.1.1 국내·외 연구동향 및 기존연구의 문제점 ... 7
• 1.1.2 연구과제의 중요성 ... 11
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 12
• 2.1 국내·외 기술개발 현황 및 연구결과 ... 12
• 2.1.1 폴리우레아의 국내 사용분야 및 기술개발 현황 ... 12
• 2.1.2 국내·외 폭발 및 충격하중과 같은 특수하중에 대한 연구 ... 14
• 2.2 연구결과에 의한 폴리우레아의 기술개발 현황 ... 15
• 2.2.1 보수·보강성능을 증진시킨 폴리우레아의 개발 ... 15
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 16
• 3.1 고인성·고연성 폴리우레아의 개발 ... 16
• 3.1.1 폴리우레아의 반응 및 물성 ... 16
• 3.1.2 고인성 폴리우레아의 개발 이력 ... 17
• 3.2 방폭성능을 갖는 고인성·고연성 폴리우레아의 개발 ... 22
• 3.2.1 폭발 및 충돌에 대한 이론적 배경 ... 22
• 3.2.2 폭발하중을 고려한 재료모델 ... 27
• 3.2.3 방폭성능실험 ... 31
• 3.3 일반 구조물의 보수·보강을 위한 고인성·고연성 폴리우레아의 개발 ... 43
• 3.3.1 방폭성능을 갖는 폴리우레아의 구조성능 평가 ... 43
• 3.3.2 일반구조물의 보수·보강을 위한 폴리우레아의 개발 구조성능 평가 ... 53
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 63
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 64
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 65
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 66
• 8. 참고문헌 ... 67
• 9. 연구성과 ... 71