Evaluation of Adhesion Performance of High-Fireproofing Alumino-silicate Inorganic Mortar

알루미노 실리케이트계 고내화성 모르타르의 부착성능 평가

Abstract

In modern society, a huge number of the buildings have been constructed with RC structure. RC structures have many structural instabilities due to earthquake, typhoon, construction fault, design phase errors. Therefore, many reinforcement methods are being implemented to solve this problem. In the reinforcement method, the organic epoxy adhesive used in the FRP reinforcing method is abruptly damaged when exposed to high temperature, which is directly connected to the fall of the reinforcing material. Therefore, the present study was conducted to develop inorganic refractory mortar with a certain level of adhesion ability to reduce the heat transferred to FRP reinforcement when exposed to high temperatures. As a result of the test, it showed high adhesion strength at room temperature condition with the inclusion of EVA resin, and showed no performance deterioration up to about $300^{\circ}C$ even under heating conditions. Also, it was confirmed that the backside temperature was lower as the thickness increased, and converged to a constant temperature of about $780^{\circ}C$ after 2 hours of heating.

현대사회에서 건축물은 대다수가 RC구조로 건설되어지고 있다. RC구조의 건축물은 시공상의 하자발생, 설계단계에서의 오차발생 등과 같은 인위적인 요인과 지진, 태풍 등의 자연적인 요인에 의해 구조적 불안정성이 발생하고 이를 해결하기 위해 다수의 보수보강공법이 이루어지고 있다. 보강공법 중 FRP 보강공법에서 사용하는 유기계 에폭시 접착제는 고온에 노출되었을 때 부착파괴가 급격하게 발생하게 되며 이는 보강재의 탈락으로 직결된다. 따라서 본 연구에서는 고온에 노출되었을 때 FRP 보강재에 전달되는 열을 감소시켜주며 일정수준 이상의 부착성능을 가진 무기계 내화 모르타르의 개발을 목적으로 실험을 진행하였다. 실험 결과 EVA수지의 포함으로 상온조건에서 높은 부착강도를 나타내었으며, 가열조건에서도 약 $300^{\circ}C$까지 전혀 성능저하를 나타내지 않았다. 또한, 이면온도는 두께가 증가할수록 낮았으며, 가열 2시간 이후에에서는 약 $780^{\circ}C$의 일정한 온도로 수렴되는 것을 확인하였다.

Figure 1. FRP suface redamation method

Figure 2. Covalent bond of alumino silicate inorganic binder

Figure 3. SEM photograph of cenosphere

Figure 4. Cenosphere used in experiments

Figure 5. Test progress

Figure 6. Table flow test

Figure 7. Bond strength according to heating temperature change

Figure 8. Sectional failure formation by high temperature

Figure 9. SEM photograph of inorganic binder(before heating)

Figure 10. SEM photograph of inorganic binder(after heating)

Figure 11. Backside temperature test

Table 1. Mix proportions

Table 2. Specimen condition

Table 3. Chemical composition of binder

Table 4. Chemical composition of alkali-activator

Table 5. Chemical composition of hybrid epoxy

Table 6. Physical and chemical composition of cenosphere

Table 7. Physical composition of EVA polymer