An Experimental Evaluation of Mechanical Behavior in Ultra-High Strength Concrete Utilizing Graphene and Hollow Glass Powder

그래핀과 유공유리분말을 사용한 초고강도 콘크리트의 역학적 성능에 관한 실험적 연구

This research scrutinizes the mechanical characteristics of ultra-high strength concrete using oxide graphene nanoplatelet(GO) and hollow glass powder(HGP). The investigation covered various mechanical attributes, including workability, compression strength, tensile strength, water resistance, and the internal microstructure of standard concrete. Our findings reveal that workability experiences a significant improvement with the incorporation of a minimal amount of HGP, and an increase was also observed in tensile strength and water resistance. It was confirmed that cGO(C company GO) and HGP demonstrated commendable dispersion and the pore volume exhibited a reduction of more than 20%. The potential of cGO and HGP to substitute silica fume(SF) was also explored. Consequently, it was found that both workability and mechanical properties were enhanced in the absence of SF when cGO and HGP were used. This finding implies that the utilization of these novel materials could potentially modify conventional methods of concrete manufacturing.

본 연구에서는 산화 그래핀 나노플레이트릿(Oxidized graphene nanoplatelet, GO)와 유공유리분말(Hollow glass powder, HGP)를 활용한 초고강도 콘크리트의 역학특성을 검토하였으며 이를 위해 작업성, 강도(압축, 인장), 수밀성, 내부조직을 검토하였다. 그 결과 HGP 소량 투입으로 작업성능을 획기적으로 회복시킬 수 있었고 강도특성 및 수밀성도 증가하는 것으로 나타났다. cGO(C사의 GO) 와 HGP는 응집현상 없이 분산이 잘 되어 있는 것으로 확인되었고 공극량은 20% 이상 감소하는 것으로 나타났다. cGO와 HGP가 실리카 흄(Silica fume, SF)을 대체할 수 있는지에 대해서도 검토하였다. cGO와 HGP의 사용으로 SF 없이도 쉽게 작업성을 확보할 수 있었고 역학특성도 향상되는 것으로 나타났으며 신재료의 사용으로 콘크리트 제조방법의 변화가 가능함을 확인할 수 있었다.