조민수
(Min-Su Jo)
1
김민준
(Min-Jun Kim)
2iD
이진용
(Chin-Yong Lee)
3
정찬유
(Chan-Yu Jeong)
4
김길희
(Kil-Hee Kim)
5†iD
-
(주)캐어콘 연구개발팀 차장
(Deputy General Manager, CareCon Co., Ltd., Seoul 05586, Rep. of Korea)
-
LH토지주택연구원 책임연구원
(Assistant Research Fellow, Korea Land & Housing Corporation, Land & Housing Institute,
Daejeon, 34047, Rep. of Korea)
-
(주)캐어콘 대표이사
(C.E.O CareCon Co., Ltd., Seoul 05586, Rep. of Korea )
-
공주대학교 건축공학과 연구교수
(Research Assistant Professor, Department of Architectural Engineering, Kongju National
University, Cheonan 31080, Rep. of Korea)
-
공주대학교 건축공학과 교수
(Professor, Department of Architectural Engineering, Kongju National University, Cheonan
31080, Rep. of Korea)
Copyright © Korea Concrete Institute(KCI)
키워드
섬유보강시멘트계매트릭스, 무기계 접착제, 내구성, 최적 배합
Key words
FRCM, inorganic matrix, durability, optimal mixture
1. 서 론
일반적으로 건축 구조물은 사용 과정 중에 빈번하게 나타나는 노후화에 따른 열화, 가해진 하중의 변화, 부족한 설계 또는 시공 및 지진의 취약성으로
인해 점점 보수 및 보강에 대한 요구가 증가하고 있다. 상대적으로 설치가 쉽고 중량대비 강도가 높은 복합재료는 철근콘크리트(RC) 및 조적 구조물을
강화하는데 효율적인 방법으로 활용되어 왔다. 이러한 복합재료를 활용한 보강공법 중에서 섬유강화 복합재(fiber reinforced polymer,
이하 FRP)는 건축 및 토목분야에 널리 사용되어 왔다(Choi et al. 2011). 그러나 결합재로 사용하는 유기계 매트릭스는 (1) 유리전이온도
이상의 온도에서 에폭시 수지의 열악한 거동, (2) 젖은 표면 또는 저온에 적용 불가, (3) 콘크리트 구조물에 손상을 줄 수 있는 투과성 부족,
(4) 콘크리트 기판과의 상용성 부족 등의 다양한 문제점이 보고되어 왔다(Al-Salloum et al. 2012)(1).
최근, 이러한 FRP의 문제점을 해결하기 위한 대안으로무기계 매트릭스 복합재에 관한 관심이 높아지고 있다. 무기계 매트릭스 복합재는 일반적으로 섬유강화
시멘트질 매트릭스(fiber reinforced cementitious matrix, 이하, FRCM)라고 지칭한다. FRCM은 콘크리트 기판 사이의
응력전달을 담당하는 무기계 매트릭스와 내부에 매립된 고강도 텍스타일 그리드로 구성된다.
Fig. 1에 나타낸 바와 같이 FRCM의 구성요소인 무기계 매트릭스는 일반적으로 최대 골재 크기가 작은 시멘트 기반 매트릭스이며, 텍스타일 그리드는 내알칼리(AR)
유리섬유, 탄소섬유 또는 기타 재료인 고성능 연속섬유로 구성된다(Hempel et al. 1998)(5). 이러한 FRCM의 구성요소인 무기계 매트릭스는 가공성, 텍스타일 그리드와의 부착성능, 내구성 등에 대한 요구성능이 고려되어야 한다. 하지만, 국내에서
사용되고 있는 보수 모르타르는 물리적 특성 및 내구성 부분에서 많이 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 FRCM용 무기계 매트릭스의 개발을 위한
기초연구로써 물시멘트비(W/C), 슬래그(GGBS), 실리카퓸(silica fume, SF) 등 결합재(binder) 첨가량을 결정하고, 휨 및 부착성능
향상을 위한 단섬유(short fiber), 폴리머의 종류에 따른 기초적 물성 평가를 수행하여 최적의 배합비를 도출하고자 하였으며, 기존 보수 모르타르와의
비교를 통하여 요구되는 내구성을 평가하였다.
2. FRCM용 무기계 매트릭스 배합설계
2.1 사용재료 및 특징
이 연구에서 배합에 사용된 주 결합재는 Tables 1~4에 나타낸 바와 같이 보통포틀랜드시멘트, 고로슬래그 미분말, 실리카퓸이 이용되었다. 시멘트는 비중은 3.15, 분말도는 3,300 cm$^{2}$/g의
보통포틀랜드시멘트가 사용되었다. 혼화재료인 고로슬래그 미분말(ground granulated blast- furnace slag, GGBS)의 주요
성분은 4.5.1 %의 CaO, 32.2 %의 SiO2 및 14.2 %의 Al2O3이며, 실리카퓸의 주요 성분은 SiO2 90 %이며, 강열감량은 3.0 %, 비중은 200~350 kg/m$^{3}$, 비표면적은 15~25 m$^{2}$/g, 입경은 0.15 µm이다(Tables 2, 3). 무기계 매트릭스의 휨강도 증진을 위하여 단섬유를 첨가하였다. 사용된 단섬유는 PVA (polyvinyl alcohol) 섬유로서 밀도가 1.2
g/cm$^{2}$, 직경 15~25 µm, 길이가 3 mm, 탄성계수 20 GPa 이상, 인장강도 900 MPa인 친수성 섬유로서 화학적, 물리적으로
우수한 접착성능을 가지고 있다. 또한, FRCM용 무기계 매트릭스의 부착성능을 향상하기 위하여 Ethylene vinyl acetate polymer와
Acrylic polymer, Styrene butadiene polymer를 첨가하였다. Table 5에 나타낸 바와 같이 폴리머는 하얀색 분말 형태인 재분산수지이며, 비중은 0.46~0.56 kg/l이며, 재료의 pH는 6.5~7.5이다.
배합에 사용된 잔골재는 모르타르의 내부 치밀성을 향상하기 위해 최대 직경이 1.5 mm인 5호사 골재와 최대직경이 0.4 mm 이하인 6호사 골재를
혼합하여 사용하였다.
Table 1. Properties of cement and aggregate and polymer
Material
|
Principal properties
|
Cement
|
Type: Odinary portland cement
Specific gravity: 3.15
Fineness: 3,300 cm$^{2}$/g
|
Fine aggregate
|
Kind: Sand
Glade 5: Max. Diameter 1.5 mm
Glade 6: Max. Diameter 0.4 mm
|
Table 2. Chemical composition of GGBS
Type
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
SO3
|
TiO2
|
LOI
|
GGBS*
|
32.2
|
14.2
|
0.42
|
45.1
|
2.95
|
3.36
|
0.97
|
0.97
|
*Ground granulated blast-furnace slag
Table 3. Chemical composition of silica fume
Type
|
SiO2
(%)
|
Ig.loss
(%)
|
Bulk density (kg/m$^{3}$)
|
Blaine
(m$^{2}$/g)
|
Silica fume
|
90.0
|
3.0
|
200~350
|
15~25
|
Table 4. Mechanical properties of short fiber
Type
|
D
(μm)
|
L
(mm)
|
Elastic
modulus
(GPa)
|
Tensile
strength
(MPa)
|
Density
(g/cm$^{3}$)
|
PVA*
|
15~25
|
3.0
|
20
|
900
|
1.2
|
*Polyvinyl alcohol
Table 5. Physical properties of polymer
Type
|
Appearance
|
Ash content
(%)
|
Apparent density
(g/l)
|
pH
|
ACR$^{1)}$
|
White powder
|
12.0±2.0
|
500
|
7.0
|
EVA$^{2)}$
|
10.5±1.5
|
460~560
|
6.5~7.5
|
SBR$^{3)}$
|
14.0±2.0
|
500
|
-
|
$^{1)}$Acrylic polymer, $^{2)}$Ethylene vinyl acetate, $^{3)}$Styrene butadiene polymer
resin
2.2 배합설계 및 믹싱
FRCM용 무기계 매트릭스 개발을 위해 배합은 Table 6에 나타낸 바와 같이 4개 그룹으로 분류하여 진행하였다. 기존 연구(Triantafillou 2016)(12)에 따르면 FRCM용 무기계 매트릭스의 요구조건은 시공성과 섬유보강재와의 결합성, 내구성 등으로 요구조건에 만족하는 기존의 FRCM 배합(TU Dresden,
RWTH Aachen)(Triantafillou 2016)(12)에서 제시하는 물결합재비(W/B)의 30~40 %를 참고하여 시멘트 양을 45 중량 %로 하였다. 모든 시험체는 시공의 용이성을 위하여 플로우를 180~200
mm 범위로 하였으며, 물결합재비(W/B)를 37.8 %로 고정하였다. 그룹 1배합은 FRCM용 무기계 매트릭스의 역학적 성능 및 내구성을 증진하기
위하여 실리카퓸의 혼입량을 1.0~4.0 중량 % 범위로 1.0 중량 %씩 증가시켜 실리카퓸의 첨가비율에 따른 강도 변화를 확인하기 위하여 배합하였다.
그룹 2배합은 그룹 1배합의 실험결과를 근거로 실리카퓸 1.0 중량 %를 기준 배합으로 하여 내구성을 증진시키기 위하여 슬래그 혼입량을 2.0~8.0
중량 % 범위로 2.0 중량 %씩 증가시켜 슬래그의 혼입량에 따른 강도 변화를 확인하였다. 그룹 3배합은 그룹 1, 2배합의 실험결과를 근거로 결정된
결합재의 양(시멘트 42 중량 %, 실리카퓸 1.0 중량 %, 슬래그 2.0 중량 %)을 기준으로 단섬유의 혼입량에 따른 강도 변화를 확인하였다(Arisoy
and Wu 2008)(2). 그룹 4배합은 FRCM용 무기계 매트릭스의 부착성능을 향상하기 위하여 폴리머(polymer) 종류에 따른 강도 변화를 확인하였다.
Table 6. Mix proportion inorganic matrix
Group of
Mix.
|
W/B
|
Composition of binder by weight (%)
|
Flow
(mm)
|
Compressive strength
(MPa)
|
Flexural strength
(MPa)
|
Bond strength
(MPa)
|
C$^{1)}$
|
S$^{2)}$
|
GGBS
|
Silica fume
|
PVA
|
Polymer
|
3 days
|
7 days
|
28 days
|
3 days
|
7 days
|
28 days
|
28 days
|
1
|
37.8
|
45
|
50.81
|
0
|
0
|
0
|
0
|
185
|
40.6
|
46.8
|
57.8
|
10.1
|
12.7
|
13.5
|
-
|
44
|
1
|
180
|
42.0
|
47.3
|
62.6
|
11.3
|
11.7
|
18.3
|
43
|
2
|
170
|
42.7
|
49.8
|
72.6
|
12.2
|
12.6
|
18.9
|
42
|
3
|
170
|
47.8
|
55.8
|
72.8
|
12.8
|
14.1
|
20.5
|
41
|
4
|
175
|
48.4
|
54.5
|
71.5
|
12.5
|
13.8
|
19.4
|
2
|
44
|
50.81
|
0
|
1
|
0
|
0
|
180
|
42.0
|
47.3
|
52.6
|
11.3
|
11.7
|
18.3
|
-
|
42
|
2
|
175
|
44.4
|
53.4
|
70.2
|
14.4
|
14.7
|
18.4
|
40
|
4
|
170
|
43.7
|
54.7
|
70.9
|
13.8
|
14.5
|
18.3
|
38
|
6
|
170
|
43.2
|
54.3
|
73.4
|
14.8
|
15.2
|
19.3
|
36
|
8
|
175
|
46.2
|
57.7
|
75.6
|
13.4
|
14.9
|
19.5
|
3
|
42
|
50.81
|
2
|
1
|
0.0
|
0
|
175
|
44.4
|
53.3
|
70.2
|
11.4
|
14.7
|
18.4
|
-
|
50.61
|
0.2
|
170
|
47.1
|
61.1
|
75.9
|
16.2
|
17.4
|
20.1
|
50.41
|
0.4
|
165
|
51.8
|
60.8
|
77.7
|
16.2
|
17.6
|
19.8
|
50.21
|
0.6
|
150
|
51.8
|
57.6
|
76.2
|
16.6
|
16.8
|
19.6
|
4
|
42
|
50.81
|
2
|
1
|
0
|
0.0
|
180
|
44.4
|
53.3
|
70.2
|
11.4
|
14.7
|
18.4
|
1.05
|
50.61
|
ACR$^{3)}$
0.2
|
180
|
30.5
|
35.5
|
40.4
|
11.8
|
11.9
|
13.2
|
1.53
|
50.61
|
EVA$^{4)}$
0.2
|
180
|
41.8
|
50.2
|
64.2
|
12.6
|
15.2
|
18.2
|
1.75
|
50.61
|
SBR$^{5)}$
0.2
|
180
|
41.8
|
44.9
|
58.4
|
12.3
|
13.6
|
15.6
|
1.53
|
$^{1)}$Cement, $^{2)}$Sand, $^{3)}$Acrylate, $^{4)}$Elkem vinyl acetate, and $^{5)}$Styrene
butadiene rubber
FRCM용 무기계 매트릭스의 배합은 KS L 5109(KATS 2017b)(9)의 배합방법에 따라 5 L 혼합장치를 사용하여 혼합수 전량을 혼합 용기 안에 넣고 미리 배합해 놓은 분체의 전량을 투입 후 저속으로 60초 동안 혼합한
후 고속으로 바꾸어 30초 동안 혼합한다. 그 후, 혼합기를 정지하고, 모르타르를 90초 동안 방치한 후 다시 고속으로 60초 동안 혼합하였다.
3. 실험결과 및 분석
3.1 결합재 혼입비율에 따른 기초물성 변화
Table 6, Fig. 2에 나타낸 바와 같이 그룹 1, 2배합에서 재령 28일 압축강도는 기준 배합과 비교하여 실리카퓸을 1.0 중량 % 혼입 시 약 8 %, 2.0 중량
% 혼입 시 25 %의 강도증진 효과를 나타내어 실리카퓸의 혼입량이 증가할수록 압축강도가 증가하는 경향을 나타내고 있다. 이러한 현상은 실리카퓸의
높은 분말도로 인하여 초기에 포졸란 반응을 일으키기 때문이다(Kim 1991)(7). 반면에 3.0 중량 % 이상 혼입 시에는 압축강도의 증가에 영향이 미미하였다. 이것은 실리카퓸을 일정량 이상 혼입하면, 초기에 빠른 반응과 수분
흡착으로 시간이 지남에 따라 수화반응이 감소하기 때문에 굳은 후에 공극이 상대적으로 많이 발생한다. 또한, 실리카퓸의 분말도가 높아서 초기에 석회(lime)를
많이 흡수해서 막을 형성하기 때문에 초기에는 수화반응이 빠르지만, 약 일주일 이후에는 속도가 늦어진다. 그리고 7일 이후에는 초기의 빠른 수화반응에
의하여 수분이 빠르게 소비되어서 수분 부족으로 인해 보통시멘트보다 수화반응이 늦어지기 때문이라고 판단된다.
Fig. 2. Compressive strength by mixing group
Figs. 3, 4의 휨강도의 경우, 실리카퓸 혼입비율이 1.0~2.0 중량 %로 증가함에 따라 재령 28일 강도가 Fig. 2(a)와 같이 증가하는 경향을 나타내며, 이러한 특성은 Malhotra(1986)(11)가 보고한 바와 같이 압축강도의 경향과 유사하다는 것을 알 수 있다. 또한, GGBS의 혼입량이 증가할수록 재령 28일 압축강도는 대체로 증가하는
경향을 나타내고 있으며, 휨강도의 증가폭은 작지만, 기준 배합과 비교해 증가하였다.
Fig. 3. Flexural strength by GGBS content
Fig. 4. Flexural strength by silica fume content
플로우값은 실리카퓸 및 GGBS의 혼입량이 증가할수록 대체로 저하되었다. 이러한 현상은 실리카퓸이 시멘트 비표면적의 50~80배에 이르는 초미립분말이기
때문에 나타난 결과로 2.0 중량 % 이상 사용 시에는 유동화제의 사용량을 증가시켜 유동성 확보가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 그러나 Bayasi
and Zhou(1993)(3)가 연구한 내용에 따르면 유동화제의 사용량이 증가하면 모르타르의 투수성이 증가할 수 있으니 사용에 사전검토가 필요하다.
그룹 1, 2배합 모두 28일 기준 압축강도 및 휨강도 시험결과, 보수 모르타르의 기준인 20 MPa, 6 MPa을 만족하였으며, 본 연구에서 목표로
한 재령 28일 압축강도 및 휨강도인 60 MPa, 8 MPa을 만족시키는 배합으로 실리카퓸 1.0 중량 %, GGBS 2.0 중량 %를 첨가한 배합을
그룹 3배합의 기본 배합으로 선정하였다.
3.2 단섬유 혼입비율에 따른 기초물성 변화
Table 6에 나타낸 바와 같이 그룹 3배합에서 재령 28일 압축강도 및 휨강도는 KATS(2017) 기준값인 20 MPa, 6 MPa을 만족하는 것을 확인하였다.
이 연구에서 선정한 목표값인 압축강도 및 휨강도인 60 MPa, 8 MPa을 만족하였다. 또한, Table 6과 같이 PVA 섬유 혼입량이 증가할수록 플로우값은 큰 폭으로 감소하였다. 이는 섬유의 혼입량이 증가함에 따라 시멘트 페이스트가 섬유에 부착되어 플로우가
감소한 것으로 판단된다(Lee et al. 2009)(10).
Fig. 2(c)와 같이 압축강도는 혼입량이 증가함에 따라 다소 증가하는 경향은 있었으나 큰 차이는 없는 것으로 나타났으며, Fig. 5의 휨강도는 혼입비율이 0~0.2 중량 % 구간에서는 약 10 % 증가하였지만, 이후에는 증가폭에 변함이 없는 것을 확인하였다. 이것은 단섬유 혼입으로
인해 효율적인 하중분배로 수축균열 저감 및 균열의 성장을 효과적으로 제어하여 매트릭스의 인장강도를 향상시켜 휨강도의 증진에 영향을 미친 것으로 판단된다(Yao
et al. 2003)(13). FRCM은 섬유보강재와 무기계 매트릭스의 두 가지 재료를 결합한 복합재의 형태로 콘크리트 구조물의 보수・보강에 활용된다. 압축응력은 무기계 매트릭스가
부담하며, 인장응력은 섬유보강재가 부담한다. 무기계 매트릭스는 인장력에 매우 약하기 때문에 무기계 매트릭스의 휨 성능 향상은 전체적으로 복합재의 휨
성능 향상에 기여한다. 하지만, 단섬유의 혼입량이 증가할수록 플로우는 감소하여 전체적인 무기계 매트릭스의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 이와 같이
그룹 3배합에 대한 기초물성을 검토한 결과, 압축강도 및 휨강도, 작업성에서 우수한 결과를 보인 PVA 0.2 중량 % 배합을 그룹 4배합의 기본
배합으로 선정하였다.
Fig. 5. Flexural strength by short fiber content
3.3 폴리머 종류에 따른 기초물성 변화
Table 6에 나타낸 바와 같이 그룹 4배합에서 EVA 혼입률에 관계없이 재령 28일 압축강도 및 휨강도는 KATS(2017) 기준값인 20 MPa, 6 MPa,
1.0 MPa을 만족하는 것을 확인하였으며, 이 연구에서 선정한 목표값인 압축강도 및 휨강도, 부착강도인 60 MPa, 8 MPa, 1.5 MPa을
만족하였다. 또한, 초기 플로우값은 180 mm 이상으로 폴리머 혼입에 의한 변하는 나타나지 않았다. 이것은 폴리머의 주성분인 단백질이 수화작용 시
생성되는 수화물인 C-S-H 사이에 들어가서 내구성 및 화학저항성을 향상시키고, 공기를 연행시키는 특성을 가지기 때문으로 판단된다.
Fig. 2(d)에 나타낸 바와 같이 압축강도 및 휨강도의 경우, 폴리머를 혼입하지 않은 기본 배합에 비하여 폴리머를 혼입한 배합 모두 강도가 저하하는 결과를 나타내고
있으며, 특히 ACR 및 SBR 수지가 함유된 배합의 강도저감량이 높은 것을 알 수 있다. 이것은 폴리머 복합체가 형성되는 과정에서 폴리머 입자들이
결합재 입자와 배합수의 접근을 방해하면서 수화반응을 지연시키기 때문으로 판단된다(Jo et al. 2005; Yeon et al. 2005)(6,14).
Fig. 6의 부착강도의 경우, 모든 배합은 KS 기준인 1.0 MPa를 만족하며 EVA 수지를 혼입한 배합의 부착강도가 가장 높은 결과를 나타내었다. 이와
같이 그룹 4배합의 모든 배합에 대한 기초물성을 검토한 결과, 압축강도 및 휨강도의 강도저하에 상대적으로 영향을 덜 받으며, 부착강도 증진 효과가
있는 EVA 수지 0.2 %를 혼입한 배합을 기본 배합으로 선정하였다.
Fig. 6. Adhesive strength by polymer type
상기의 그룹 1~4배합의 결과를 바탕으로 물결합재비(W/B) 37.8 %, 실리카퓸 1.0 중량 %, GGBS 2.0 중량 %, PVA 섬유 및 EVA
수지를 각각 0.2 중량 %를 혼입한 배합을 FRCM용 매트릭스에 가작 적합한 배합으로 판단된다.
4. FRCM용 무기계 매트릭스 내구성 평가
상기 그룹 1~4배합의 실험결과를 바탕으로 선정한 최적 배합인 FRCM용 무기계 매트릭스의 내구성을 평가하기 위하여 KS F 4042(KATS 2017b)(9) 기준에 따라 내구성 평가용 실험체를 제작하였다.
내알칼리 시험은 제작된 시편을 포화수산화칼슘용액(50±2 °C)에서 침지 후 항온항습기에 28일 동안 거치하고 압축강도를 측정하여 기존 보수 모르타르와
비교하여 열화정도를 평가하였다.
물흡수계수 시험은 제작된 시험편을 완전 건조시킨 후 시편의 바닥면으로부터 2~100 mm 깊이로 담근 후 0~1,440분까지 측정 후 기존 보수 모르타르와
비교하여 물 흡수율을 평가하였다.
Table 7 및 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 무기계 매트릭스의 내알칼리성을 비교한 결과, 개발된 무기계 매트릭스는 KS 기준인 압축강도 20 MPa 이상을 만족하며, 기존
보수 모르타르에 비하여 압축강도의 열화는 70 % 감소하였으며, 휨강도의 열화는 약 40 % 감소하는 것으로 나타났다.
Table 7. Results for alkali resistance
Mix.
|
Compressive strength (MPa)
|
Flexural strength (MPa)
|
Non-immersion
|
Immersion*
|
Deterioration (%)
|
Non-immersion
|
Immersion
|
Deterioration (%)
|
Plain mortar
|
61.7
|
54.8
|
11.0
|
13.4
|
12.0
|
10.4
|
FRCM
|
79.2
|
76.4
|
3.5
|
19.6
|
18.4
|
6.1
|
*Calcium hydroxide solution
Fig. 7. Results for alkali resistance
Table 8 및 Fig. 8의 물흡수계수에서는 KS 기준인 0.5[kg/ (m$^{2}$×h0.5)] 이하 값을 만족하였으며, 기존 보수 모르타르에 비하여 물 흡수율은 평균
약 30 % 이상 감소하는 것으로 나타났다. 하지만, 물흡수계수는 각각 0.10과 0.11로 서로 유사한 결과를 나타내었다.
Table 8. Results for water resistance
Amount of water absorption (kg.m$^{2}$)
|
Time (min.)
|
0
|
10
|
30
|
60
|
360
|
1440
|
Plain mortar
|
0
|
0.52
|
0.64
|
0.70
|
0.86
|
1.00
|
FRCM
|
0
|
0.31
|
0.39
|
0.43
|
0.62
|
0.82
|
Fig. 8. Results for water resistance
5. 결 론
이 연구에서는 FRCM용 무기계 접착제의 최적 배합을 얻기 위해 결합재 혼입, 단섬유 혼입, 폴리머 혼입을 각각 변수로하여 배합을 순차적으로 설정하였다.
각각의 배합에 대해 실험을 실시하여 기초물성을 확인하고, 최적 배합을 설정한 후 내구성 검토를 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
1) 실리카퓸 및 GGBS의 혼입량이 증가할수록 압축강도 및 휨강도는 증가하는 경향을 나타내지만, 3.0 중량 % 이상 혼입비율 시 강도 증가에 미치는
영향이 미미하였으며, 초기 플로우값은 실리카퓸 및 GGBS의 혼입량이 증가할수록 대체로 자하되었다.
2) PVA 섬유 혼입량이 증가함에 압축강도의 증가량에는 영향을 미치지 않았지만, 휨강도에서는 0.2 중량 % 혼입 시 효율적인 하중분배로 수축균열
저감 및 균열의 성장 효과적으로 제어하여 약 10 % 증가 효과를 나타내었다.
3) 폴리머 종류에 따른 배합의 경우, 폴리머 입자들이 결합재 입자와 배합수의 접근을 방해하면서 수하반응을 지연시켜 필연적인 강도저하가 발생하지만,
EVA 수지를 혼입한 배합의 압축강도 및 휨강도는 ACR과 SBR배합에 비하여 강도저하가 적었으며, 가장 우수한 부착성능을 발휘하였다.
4) 그룹 1~4배합의 실험결과를 바탕으로 물결합재비(W/B) 37.8 %, 실리카퓸 1.0 중량 %, GGBS 2.0 중량 %, PVA 섬유 및
EVA 수지를 각각 0.2 중량 %를 혼입한 배합을 FRCM용 매트릭스에 최적 배합으로 선정하였다.
5) 개발된 FRCM용 무기계 매트릭스의 내구성 실험결과, KS 기준을 모두 만족하였으며, 기존 보수 모르타르에 비하여 내알칼리성은 70 %, 물흡수율은
약 30 % 이상 감소하여 우수한 내구성을 발휘하였다.
이후 연구에서는 FRCM용 무기계 매트릭스와 텍스타일 그리드와의 부착성능 및 RC보의 휨 실험을 통하여 구조적 성능평가를 할 예정이다.
감사의 글
이 논문은 국토교통부 국토교통기술촉진연구사업의 연구비지원(20CTAP-C152175-02)에 의해 수행되었습니다.
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