최근 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 다량 치환하는 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 혼화재 다량 치환 콘크리트를 실제 현장에서 골조용으로 적용하기 위해서는 적정 치환율을 도출하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 혼화재 다량 치환 콘크리트의 특성을 파악하기 위해 작업성을 동일하게 확보한 조건에서 플라이애시 및 고로슬래그 미분말의 치환율 및 양생온도에 따른 압축강도의 변화를 측정하였다. 검토 결과, 플라이애시의 치환율이 10% 증가할시 재령 3일 압축강도는 약 1.4MPa, 재령 28일 압축강도는 약 3.8MPa가 감소하는 것으로 나타났으며, 고로슬래그의 치환율이 10% 증가할시 재령 3일 압축강도는 약 1.0MPa, 재령 28일 압축강도는 약 0.9MPa가 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 향후 공동주택의 골조용 혼화재 다량 치환 콘크리트의 연구개발을 위한 기초자료를 확보할 수 있었다.
본 연구는 고로슬래그 미분말 및 플라이애쉬를 혼입한 SAE 에멀젼 기반 폴리머 시멘트 모르타르의 휨과 인장특성에 대하여 실험하여 혼화재의 혼입효과를 평가하고자 하였다. PCM은 폴리머 시멘트비와 혼화재의 혼입율을 변화시켜 시험편을 제작하였으며, 휨강도, 휨접착강도, 인장강도 및 인장접착강도 시험을 실시하였다. 연구결과, 혼화재의 혼입에 따른 휨강도 및 휨접착강도 개선은 거의 발현되지 않았으나, 인장강도 및 인장접착강도에서는 혼화재의 혼입에 따른 강도개선 효과를 얻을 수 있었다. 특히 PCM의 인장 접착강도는 P/C 20%, 고로슬래그 미분말 혼입율 10%에서 최대 3.35MPa로 보통시멘트 모르타르의 약 2.36배, 혼화재를 혼입하지 않은 PCM의 약 1.32배의 높은 강도를 나타냈으며 인장접착강도/인장강도비는 평균 48.7%를 나타냈다. 본 연구를 통하여 PCM의 인장 및 인장접착강도 개선을 위해서는 혼화재 혼입율 5% 또는 10%를 제안할 수 있었다.
Mechanochemical Processing(MP)을 거친 Cement(MPC) 또는 Fly Ash(MPFA)를 사용하여 fly ash 다량 혼화 고강도 mortar의 제조를 위한 연구를 수행하였다. 단순 ball milling processing를 거친 cement(Ball-mill Processed Cement, BPC)와 채취 그대로의 처리하지 않은 fly ash(As Received Fly Ash, ARFA) 혼화시의 공시체와 비교하여 동일한 fly ash의 혼화량(10, 20, 30 wt%), 동일한 재령(7일 및 28일)의 압축강도 및 미세구조의 관점에서 고찰하였다. MPC와 ARFA 및 BPC와 MPFA를 사용한 mortar 공시체가 BPC와 ARFA를 사용한 것보다 각각 5-11% 및 10-20% 상승한 압축강도 값을 나타내었다. 더욱이 MPC와 MPFA의 동시 혼화 mortar 공시체의 압축강도가 fly ash 혼화량 20 wt% 공시체에서 강도 상승률 24%를 나타내었는데 이 값은 MPC 사용에 의한 강도 향상 비율(8%)과 MPFA 혼화에 의한 강도 향상 비율(12%)의 합을 상회하는 synergy 효과를 나다내는 강도 향상율을 나타냈다. 상기의 강도 증진은 MP에 있어서 fly ash와 cement 입자가 혼합되면서 기계적 에너지가 공급되므로 각 입자의 서로에 대한 친화성이 증대되며, 이로 인하여 수화물 생성시 cement와 fly ash 입자간의 결합력이 더욱 증가하게 되어 압축강도가 증가하는 것으로 고려된다.
최근 들어 경제성장과 산업기반 시설의 확충 등으로 인하여 타사의 레미콘을 종종 혼용 하는 경우가 있는데, 사용되는 혼화재료의 경우 제조회사별로 화학성분 및 첨가량의 차이가 있으므로 서로 다른 레미콘 제조회사의 콘크리트가 혼합되었을 시에 강도 저하 및 응결지연, 내구성 저하 등으로 인한 콘크리트의 성능 저하요인이 발생된다. 혼화제 종류별로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시의 성능 분석을 한 결과로서 먼저 슬럼프는 모든 콘크리트에서 목표슬럼프 값을 만족하였으며, 공기량 역시 모든 콘크리트에서 목표 공기량을 만족 하였다. 블리딩량 및 블리딩률의 경우 전반적으로 유기산계와 같이 혼합된 콘크리트에서 높은 블리딩량을 나타내었다. 조기재령의 압축강도는 Plain의 나프탈린계에서 가장 큰 강도발현 경향을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 5:5의 유기산계와 나프탈린계에서 가장 큰 압축 강도 발현 경향을 나타내었다. 표준재령의 경우 5:5의 재 혼합 콘크리트 중 나프탈린계+리그닌계를 혼합하였을 때 가장 큰 강도 발현 경향을 나타내었다. 인장강도 역시 압축강도와 유사한 경향을 나타내었다. 길이변화율은 전반적으로 Plain에 비하여 큰 건조수축 경향을 나타내었으며, 재 혼합콘크리트 7:3의 경우에 가장 큰 건조수축경향을 나타내었다. SEM사진 분석결과 재혼합 콘크리트에서 더 많은 미세공극들이 발견되었다. 결과적으로 한 종류의 레미콘을 이용하여 타설하였을 경우 보다 혼합사용 하였을 경우 응결지연 및 초기강도 저하현상이 나타나고, 더 큰 건조 수축 경향을 나타내어 일부 혼화제를 선별하여 혼합 사용하는 경우를 제외하고는 가능한 동일한 혼화제를 사용해야 할 것으로 판단된다.
최근, 건설현장에서는 콘크리트의 거푸집 해체 및 존치기간을 단축하기 위해서는 5MPa의 강도발현이 조기실현 되어야 한다. 한편, 국내의 온도분포를 분석하면 춘/추절기 및 동절기(급열양생 조건)의 경우 양생 온도가 $10^{\circ}C$ 안팎으로 형성되어 콘크리트의 양생에는 매우 열악한 조건이라고 할 수 있으며, 전체 공기에 미치는 영향이 매우 크므로 이를 고려한 콘크리트 품질관리 기술의 요구가 증대되고 있는 현실이다. 이에 콘크리트의 5MPa의 조기강도 발현을 위하여 배합측면에서 W/B의 저하, 단위 시멘트량의 증가 또는 시멘트 분말도의 증가, 고성능 감수제의 사용 등을 고려한 방법들이 주로 검토되고 있으나, 지역적 공급제한, 경제성 등에 의한 실용화가 일부 제한적으로 실시되고 있다. 본 연구에서는 실제 현장의 골조공사에 주로 활용되고 있는 설계기준강도 21~27MPa 범위의 콘크리트를 대상으로 $10^{\circ}C$ 온도조건의 범위에서 단위 시멘트량, 혼화제의 변경에 따른 물성, 강도발현 등을 검토함으로서 거푸집 탈형시기를 분석해보고자 하였다. 실험결과, 일반형 혼화제를 사용한 상태에서 단위 시멘트량 $360kg/m^3$까지 증가하여도 36시간까지 5MPa를 확보할 수 없는 것으로 나타났으며, 결합재 치환을 실시하는 경우에는 48시간에도 5MPa 확보가 어려운 것으로 확인되었다. 또한, 혼화제의 종류에 따라서는 조강형 PC를 사용하는 경우 강도개선율이 우수한 것으로 확인되었으며, 적산온도 평가 결과 5 MPa 발현시기가 30시간으로 추정되었다. 따라서 현장의 배합설계 있어서는 단위시멘트량은 $330kg/m^3$를 기준으로 조강 혼화제의 사용 또는 조강제의 개선에 따른 검토가 이루어져야 할 것으로 판단되었다.
폴리젖산(poly-lactic acid, PLA)은 옥수수 분말이나 sugar beets와 같은 천연 재료로부터 얻어지는 생분해성 및 생체적 합성을 가진 친환경적인 재료로 각광받고 있으며, 특히 적층가공에서 흔히 사용되는 석유로부터 추출된 ABS (acrylonitrile butadiene styrene)의 대체재로 주목받고 있다. 그러나, PLA의 유리 전이 온도는 60 ℃로 비교적 낮아 열 저항성이 떨어질 뿐만 아니라 PLA는 취성이 강해 충격이 가해졌을 때 부러지는 현상이 발생한다는 단점이 있다. 따라서 PLA의 결정화도 및 연성을 증가시켜 단점을 보완하기 위해 젖산에 조핵제 또는 가소제 등을 첨가하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. PEG (polyethylene glycol)은 PLA 사슬에 유동성을 주기 위해 가장 많이 연구된 가소제이나, PLA와 혼화되었을 때 자체적인 결정화가 진행되어 상온에서도 혼화물이 불안정해지며 상분리가 일어나게 된다. 따라서 PLA-PEG의 최적의 혼화 비율을 찾는 것이 필수적이다. 이번 연구에서는 가소제인 PEG를 첨가하였을 때 예측되는 두 물질 간의 혼화도를 Materials Studio 프로그램의 Molecular Dynamics를 이용하여 분석하였다. 특히, 젖산과 PEG의 함량 변화에 따른 혼화도와 젖산의 거울상 이성질체인 L-lactic acid 및 D-lactic acid의 함량에 따른 혼화도를 거시적인 관점에서 예측하였다.
압전성과 초전성을 나타내는 고분자인 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)는 poly(methyl methacrylate), poly(vinyl acetate), 및 Poly(vinyl methyl ketone)(PVMK) 등과 블렌딩하면 혼화성(miscibility)이 있다. 이들 블렌드물들을 용융온도 이상으로 승온시키면 낮은 온도에서는 균일상으로 존재하지만, 온도가 계속 증가하면 상분리되어 LCST(lower critical solution temperature)를 나타낸다[1]. 이러한 승온에 의한 상분리 거동에서 외부전장을 가하면 전기활성 고분자인 PVDF에 영향을 주어 상분리 거동이 변화될 것으로 예산된다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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