초록 ▼

1. 연구과제의 목표
최근 국내 건설산업의 산업전반에서 사회환경친화-자연환경친화-내구적인 건설재료를 요구하고 있다. 본 연구는 천연자원 사용량을 줄이고 시멘트를 사용하지 않는 새로운 개념의 "나트륨계 알카리 활성화제를 이용한 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트 개발 및 구조물 적용"에 대하여 연구하고자 하는 것이다.
현재 친환경 무시멘트 섬유복합재의 역할을 수행할 수 있는 기본적인 물질로 철강업체에서 발생되는 고로슬래그 미분말과 고내구성, 고인성을 가지는 섬유(강섬유), 알칼리 활성화제와 혼합하여 고연성, 고강도 및 내

1. 연구과제의 목표
최근 국내 건설산업의 산업전반에서 사회환경친화-자연환경친화-내구적인 건설재료를 요구하고 있다. 본 연구는 천연자원 사용량을 줄이고 시멘트를 사용하지 않는 새로운 개념의 "나트륨계 알카리 활성화제를 이용한 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트 개발 및 구조물 적용"에 대하여 연구하고자 하는 것이다.
현재 친환경 무시멘트 섬유복합재의 역할을 수행할 수 있는 기본적인 물질로 철강업체에서 발생되는 고로슬래그 미분말과 고내구성, 고인성을 가지는 섬유(강섬유), 알칼리 활성화제와 혼합하여 고연성, 고강도 및 내구성이 뛰어난 '나트륨계 알카리 활성화제를 이용한 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트'를 생산할 수 있는 재자원화 기술의 확보에 목적에 있으며. 이를 위하여 관련 문헌조사 및 개발 재료의 성능 개선을 위하여 다양한 연구를 실시하였으며, 개발 후 구조물에 적용하여 성능평가를 실시하였다.

2. 연구내용 및 결과
(1) 산업부산물을 이용한 나트륨계 친환경 무시멘트 콘크리트 개발
나트륨계 알카리 활성화제를 이용한 친환경 무시멘트 콘크리트의 특성을 분석하기 위하여 성능실험 및 평가를 실시하였으며, 실험변수로는 수산화나트륨의 몰농도에 대한 영향을 파악하기 위하여 고로슬래그 미분말과 혼화재인 실리카 흄 또는 메타카올린의 중량에 대비하여 범위를 3M, 4M, 5M, 6M, 7M, 8M, 9M로 하였다. 그 결과 결합재인 고로슬래그 미분말과 혼화재를 물유리(액상규산나트륨)와 수산화나트륨으로 알칼리 활성화반응을 유도한 무시멘트 콘크리트의 재령에 따른 압축강도는 1일에서 3일까지 강도가 급격히 발현된 후 28일 강도까지도 강도가 지속적으로 발현되는 것으로 볼 수 있다. 그리고 개발된 콘크리트를 철근콘크리트 보에 적용한 결과 재료실험 결과와 같이 알카리 활성화제의 농도가 증가할 수 록 변위연성 및 최대내력 등의 구조성능이 향상되는 것을 확인 하였다.

(2) 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트 개발 및 구조물 적용
친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트를 적용한 철근콘크리트 구조물의 파괴형태는 전반적으로 기존 시멘트 콘크리트와 유사한 파괴양상이 나타났다. 실험체를 가력시 인장철근의 항복에 의한 전형적인 휨인장 파괴를 나타났으며 하중이 점점 증가하여 최대하중 작용시에는 휨인장 파괴와 함께 사인장 균열이 발생하였다. 그리고 강섬유를 혼입한 실험체의 경우 알카리 활성화제의 혼입률이 증가할수록 최대내력연성능력이 향상되었다. 하지만 일정이상의 알카리 활성화제의 증가는 급결을 발생시키고 강섬유 사용에 따른 뭉침 현상으로 구조성능이 감소하였으며, 이는 알칼리 활성화제의 적정한 양이 내력증진 및 강도발현에 중요한 요인이 될 것으로 사료된다.

(3) 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트를 활용한 구조물 적용과 설계·시공기법 확립 및 설계·시공 지침(안) 개발
산업부산물을 이용한 나트륨계 친환경 무시멘트 콘크리트와 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트를 사용하여 시멘트를 사용하지 않고 철근콘크리트 구조물의 외부 보-기둥 접합부 실험체 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과 실험체별의 파괴양상을 비교한 결과 친환경 무시멘트 콘크리트를 적용한 보-기둥 접합부는 파괴양상이 접합부와 접합부면에 파괴양상이 집중되었으며, 강섬유를 보강한 실험체의 경우 보-기둥 접합면에 파괴양상이 집중되었으며, 알카리 활성화제의 증가와 강섬유 보강에 따른 구조물의 내력 및 연성이 증가하였다.

3. 연구개발의 효과
• 산업부산물을 활용한 무시멘트 섬유복합 콘크리트 개발로 인한 산업부산물의 재자원화로 친환경성 재료로 활용
• 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트를 활용하여 빠른 초기강도 확보로 생산성이 향상된 콘크리트로 활용
• 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트를 활용한 교량구조물, 구조물 주요부위의 PC제품화(기둥, 슬래브,보)로 친환경성 재료를 이용하여 규격화된 제품 생산
• 친환경 무시멘트 섬유복합 콘크리트는 친환경성 재료, 고강도, 경제성, 내구성 등이 우수하므로 특허 확보와 관련기업과의 연계로 기술이전 및 한층더 업그레이드 된 추가연구개발
• 친환경 고성능의 재료 개발에 따른 미래원천기술 확보와 국제 경쟁력을 갖는 신기술 확보에 따른 신 건설시장 창출
(출처:요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9