본 논문은 폴리머 모르타르로 보수된 철근콘크리트 보의 휨거동을 실험적 ·해석적으로 분석한 결과를 제시한다. 실험적 연구에서 는 보수위치, 모르타르 재령을 실험변수로 고려하여 제작된 13개의 보에 대한 3점 휨실험이 실시되었다. 인장측 및 압축측을 보수한 실험체들 의 파괴는 모르타르와 콘크리트의 계면에서 발생하지 않았으며, 폴리머 모르타르의 인장변형률이 극한변형률을 초과하는 순간 발생하였다. 압축측을 보강한 실험체들은 기준실험체의 최대하중과 유사하였다. 그들의 연성지수는 기준실험체보다 훨씬 컸다. 인장측을 보수한 실험체 는 매우 취성적으로 파괴되었으며, 연성지수가 크게 감소하였다. 폴리머 모르타르로 보수된 철근콘크리트의 보의 휨거동을 예측하기 위해 Opensees을 사용한 재료비선형 해석을 진행하였다. 해석 모델을 단순화하기 위해 2차원 골조요소를 적용하였으며, 재료 비선형성을 고려하기 위해 파이버 모델을 적용하였다. 해석결과는 비선형 구조해석은 압축측 보수 실험체의 휨거동을 적절하게 예측하나, 인장측 휨거동는 다소 과 대 평가하는 것으로 나타났다.

This study presents the results of experiments to investigate the effect of polymer type and curing temperature on the mechanical properties of polymer mortar. The flexural strength, compressive strength of RHP mortar at the curing temperature of 20℃, 0℃, and –20℃ at the curing age of 24hr were 93%, 93%, and 91%, respectively, relative to those at the curing age of 168hr. On the other hand, The flexural strength, compressive strength of HDP mortar at the curing temperature of 20℃, 0℃, and –20℃ at the curing age of 72hr were 91%, 81%, and 80%, respectively, relative to those at the curing age of 168hr.

알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트는 알칼리활성화 시멘트 연구의 일환으로서 시멘트 조성에서 알칼리자극제, 고로슬래그와 레드머드로 구성되어져 있으며, 포틀랜트 시멘트를 사용하지 않는 클링커 프리 시멘트(Clinker Free Cement)를 의미한다. 본 논문에서는 포틀 랜트 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고분자 유기화합물인 재유화형 분말 폴리머를 혼입한 알칼리활성화 슬래그 시멘트에 레드머드의 대체율을 달리하여 강도특성, 기공특성 등을 기존 포틀랜트 시멘트와 비교 평가하였다. 그 결과 알칼리활성화 시멘트에 레드머드를 대체할 경우 C-S-H 광물상과 에트린가이트가 주요 수화생성물로 포틀랜트 시멘트와 비교하여 조직이 치밀하고 대체율 10%까지는 압축강도 및 휨강도가 증가하 였다.

본 연구는 폴리머 기반 보수모르타르에 미분쇄된 플라이애시 치환율의 영향을 평가하였다. 주요변수는 양생온도와 미분쇄된 플라이애시의 치환율이다. 양생온도는 40℃, 20℃ 및 5℃로, 미분쇄된 플라이애시 치환율은 결합재 대비 0~35%로 변화하였다. 굳지 않은 모르타르에서는 플로우를, 굳은 모르타르에서는 재령별 압축강도, 응력-변형률 관계 및 탄성계수, 파괴계수를 측정하고, 주사전자현미경 및 엑스선회절기 분석을 수행하였다. 실험결과 보수모르타르의 플로우, 탄성계수 및 파괴계수는 미분쇄된 플라이애시 치환율 20~30%에서 가장 높은 성능을 발휘하였다. 또한 재령별 압축강도는 미분쇄된 플라이애시 치환율과 양생온도에 현저한 영향을 받았는데, 미분쇄된 플라이애시 치환율 20%에서 초기강도 발현율이 가장 높았다. ACI 209에서 제시하고 있는 콘크리트 재령별 압축강도예측모델에서 초기 및 장기재령 강도발현 계수는 미분쇄된 플라이애시 치환율과 양생온도의 함수로 일반화할 수 있었다. 미분쇄된 플라이애시가 첨가된 페이스트는 수화생성물을 나타내는 피크(peak)의 수와 강도(intensity)가 증가되고 플라이애시 입자주변에 CSH 겔이 형성되었다.

Two main parameters were examined such as CSA content and polymer-binder ratio to find effects on the strength, water absorption, chloride ion penetration depth, carbonation depth, length change and chemical resistance of polymer-modified mortar with CSA and EVA polymer powder (EVAPP). As results, compressive, flexural, tensile, adhesive strengths, and length change of the polymer-modified mortar with CSA and EVAPP increases with increasing CSA content and polymer-binder ratio, although the water absorption, chloride ion penetration depth, and carbonation depth decrease with increasing polymer-binder ratio and CSA content, and also the chemical resistance decreases. Such strength and durability development is attributed to the high tensile strength of EVA polymer and the improved bond between cement hydrates and aggregates because of the addition of EVAPP and CSA.

This study have interests in presenting the process of material optimization design. This study was designed by using design of experiment. To present the form of model and explore the optimal point of response surface model, central composite design(CCD) and Response Surface Methodology(RSM) were used in the design of the experiment and in the analysis of the results.

폴리머시멘트 모르타르는 고강도 및 고내구성 등의 우수한 재료적 성질을 가지고 있어 철근콘크리트 구조물의 보수재료로 광범위하게 사용되어져 왔다. 폴리머시멘트 모르타르와 콘크리트 사이의 부착거동은 폴리머시멘트 모르타르에 의해 보수․보강된 철근콘크리트 부재의 보강성능을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 따라서 폴리머시멘트 모르타르와 콘크리트 접합면에서 발생되는 부착파괴의 메커니즘은 명확히 구명될 필요가 있다. 본 연구에서는 직접인발시험을 통해 국내에서 판매되는 폴리머시멘트모르타르와 콘크리트의 부착강도를 평가하였다. 표준, 침수, 온냉반복 및 동결융해 등의 전처리 조건에 노출된 폴리머시멘트 모르타르의 부착강도를 실내시험을 통해 평가하였으며, 2차에 걸친 시험시공을 통한 현장부착강도도 함께 평가하였다. 시험결과 현장부착강도는 표준조건에서 실시한 실내 부착강도 시험결과보다 낮은 수준이었으며, 열충격조건에서의 실내시험결과와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구결과를 기초로 KS에 규정된 폴리머시멘트모르타르의 시험방법 및 품질기준의 타당성을 검토하였다.

콘크리트 구조물은 시간 경과에 따라 화학적인 물질에 노출되거나, 염해, 중성화 등으로 인하여 콘크리트표면 결손 등이 발생하고 이에 따라 수명이 단축되는 현상이 발생할 수 있다. 특히 황산염 침식의 경우 표면 결손이 급격하게 발생하고 이에 따른 수분의 침투에 의하여 보강 재료로 사용되는 철근의 부식이 발생함에 따라 구조적으로 안정성이 하락하는 특성을 보이고 있다. 본 연구는 시멘트계 보수재의 가장 큰 단점중의 하나인 내산성의 문제점을 해결하기위하여 알루미노실리게이트를 적용한 내산모르타르에 관한 물리적 특성을 시험을 통하여 연구하였으며 시험결과 압축강도 및 휨강도의 경우 동등한 강도를 발현하였으며, 황산용액에 침지하여 중량변화를 관찰한 내산성의 경우 시멘트계 단면복구재가 80% 이상의 중량 변화를 나타내는 반면 시험시료의 경우에는 4% 정도의 중량결손이 발생하여 내산성에 효과적인 특성을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 알루미노실리케이트류를 첨가한 내산 모르타르의 특성이 우수한 것으로 나타나 산에 의한 침식 등이 우려되는 곳에 단면복용재료로서 효과적인 특성을 발휘할 수 있을 것으로 판단된다.

수중구조물은 특수한 환경적 요인에 의하여 심한 열화상태에 놓이게 되며, 이러한 열화현상이 지속되게 되면 구조물은 철근의 부식과 콘크리트단면의 손실로 인하여 구조적으로 심각한 문제를 발생하게 된다. 수중구조물은 기중환경에서의 보수작업보다 매우 어려우며, 보수효과에 대한 증명도 불확실한 것이 현실이며, 기존의 보수공법은 외국의 사례를 보수효과의 검증없이 그대로 적용하거나, 경험에 의하여 시공되어져 왔다. 본 연구에서는 수중구조물에 대한 보수공법을 제안하고, 실험체의 거동특성과 보수재와 피보수재의 계면파괴를 관찰하여 제안된 보수공법의 효과를 비교 · 분석하였다.

재유화형 폴리머는 보수용 모르타르의 개질재료로 주로 사용되고 있으며, 이러한 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에는 폴리머 이외에 각종 혼화재료가 첨가된다. 기존의 연구들은 시멘트-폴리머 비가 모르타르에 미치는 영향에 대하여 주로 이루어졌으며, 혼화재료가 폴리머 시멘트 모르타르에 미치는 영향은 보고 되어있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 혼화재료들(CSA계 팽창재, CSA계 속경재, 석고, 실리카 흄)의 배합비율에 따라 폴리머 시멘트 모르타르에 미치는 영향을 분석하고자 모르타르의 작업성, 응결시간, 건조수축, 압축강도, 휨 및 부착강도 등의 기초적 성질에 대하여 실험적으로 구명하였다. 재유화형 폴리머는 보수용 모르타르의 개질재료로 주로 사용되고 있으며, 이러한 보수용 폴리머 시멘트 모르타르에는 폴리머 이외에 각종 혼화재료가 첨가된다. 기존의 연구들은 시멘트-폴리머 비가 모르타르에 미치는 영향에 대하여 주로 이루어졌으며, 혼화재료가 폴리머 시멘트 모르타르에 미치는 영향은 보고 되어있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 혼화재료들(CSA계 팽창재, CSA계 속경재, 석고, 실리카 흄)의 배합비율에 따라 폴리머 시멘트 모르타르에 미치는 영향을 분석하고자 모르타르의 작업성, 응결시간, 건조수축, 압축강도, 휨 및 부착강도 등의 기초적 성질에 대하여 실험적으로 구명하였다.

현재, 폴리머는 보수용 모르타르의 혼화재료로 주로 사용되고 있으며, 이러한 보수용 모르타르에는 폴리머 이외에 각종 혼화재료가 첨가되어 있다. 본 연구에서는 폴리머의 배합비율에 따라 보수용 모르타르에 미치는 영향과 동일한 EVA계 폴리머가 제조사가 다른 제품에 따라 미치는 영향을 비교하고자 모르타르의 굳기 전 특성 및 역학적 특성에 대하여 시험을 통하여 분석하였다. 시험결과 보수용 모르타르에 폴리머의 배합비율이 증가될수록 역학적 특성(압축강도, 휨 강도, 부착강도)이 개선되었으며, 또한 건조수축도 증가하였다.