Abstract
High alumina cement(HAC) and polyvinyl alcohol(PVA) based macro-defect-free(MDF) cement composites were reinforced using short carbon fibers, 3mm in length, 1-4% in weight fraction and insoluble polymers such as polyurethane, epoxy, phenol resin, in order to increase mechanical properties and water stability. The specimens were manufactured by the low heat-press(warmpress) method. In addition, the interface and the cross-linking reaction of cement and polymers was also studied by the SEM and TEM. Flexural strength of HAC/PVA based MDF cementitious composites was proportionally decreased with increasing fiber contents due to the undensified structure around fibers. The flexural strength of insoluble polymer added specimen was decreased with increasing fiber contents, while water stability was dramatically improved. Epoxy resin added specimen showed the highest strength with increasing fiber contents, compared with other specimens. The water stability of fiber content 4% added specimen immersed in water presented about 95%, 87% at 3 and 7 days immersed in water, respectively. The interfacial adhesive strength of fiber-matrix was very much improved due to cross linking reaction of polymer and metal ions of cement. Tensile strength of insoluble polymers added composites as linearly increased with increasing the fiber contents. The epoxy resin added specimen also showed highest tensile strength. The 4% fiber added specimen presented 30~80% higher strength than controlled specimen.
HAC/PVA계 MDF시멘트 복합재료의 수분안정성 및 기계적 강도향상을 위하여 불용성 폴리머류(폴리우레탄, 페놀, 에폭시수지)와 탄소섬유(길이3mm)를 1-4wt% 보강하였다. 그리고 가압성형법으로 제조한 복합체의 수분침적 기간별 강도특성(수분안정성)과 계면 및 기계적 특성에 영향을 미치는 폴리머와 시멘트의 가교반응에 대하여 SEM 및 TEM 분석을 통하여 관찰하였다. HAC/PVA계 MDF 시멘트 복합체의 섬유함량에 따른 건조 굽힘강도는 섬유함량이 증가할수록 치밀화 구조가 저하되어 비례적으로 감소되었다. 또한 불용성 폴리머류를 사용한 경우에 건조 굽힘강도는 섬유함량이 증가될수록 저하되는 반면, 수분안정성은 크게 향상되었다. 에폭시 수지를 첨가한 경우에 수분안정성이 가장 우수하였으며, 섬유함량 4% 첨가의 경우에 3일 침적강도가 95%, 7일침적시 87%강도를 유지하였다. 이 점은 폴리머와 시멘트의 금속이온이 가교반응을 일으켜 섬유-메트릭스간 계면 부착강도를 크게 개선되었기 때문으로 추정된다. 반면 인장강도 특성은 모든 불용성 폴리머류 첨가 수준에서 섬유 함량이 증가할수록 비례적으로 증가되었으며, 역시 에폭시 수지 첨가의 경우에 강도특성이 가장 우수하였다. 그리고 섬유함량 4% 첨가된 경우에 있어서 인장강도는 섬유함량 0% 대비 약 30~80% 높게 나타났다.