현무암 단섬유로 강화된 시멘트 복합재료의 물성

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 천연 무기섬유인 현무암 섬유의 화학안정성을 평가하고 섬유장과 혼입량을 달리하여 시멘트 복합재료의 물성을 살펴보았다. 또한 현무암섬유와 시멘트의 계면접착특성 변화에 따른 시멘트 복합재료의 물성에 대해 고찰하였다. 현무암 섬유는 알칼리 조건에서보다 산성조건에서 안정적인 것을 확인 할 수 있었으며, 시멘트의 수화환경과 유사한 알칼리 조건에서 중량유지율이 우수한 것으로 나타났다. 시멘트복합재료 제조시 현무암 단섬유의 분산상태는 최종 물성에 큰 영향을 미치며, 섬유혼입률이 커질수록 강도의 보강 효과도 증가하였다. 하지만 인장강도의 경우에는 섬유장이 짧은 경우, 굽힘강도의 경우에는 섬유장이 긴 경우가 더 나은 결과를 보였다. 시멘트 복합재료에 인성을 부여하기 위해 현무암 섬유를 3-(trimethoxysilyl)- propylmethacrylate 와 chlorotriethoxysilane 으로 표면처리하여 혼입한 시멘트 복합재료는 표면처리 하지 않은 현무암 단섬유로 보강한 시멘트 복합재료보다 강도저하현상을 나타났지만 인장 및 굽힘 신도에서 매우 큰 효과를 나타냈다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The aims of this study are to evaluate the chemical stability of basalt fiber and to investigate the effect of fiber content and fiber length on the tensile and flexural properties of basalt chopped fiber reinforced cement composite. Physical properties of fiber reinforced cement composite are also discussed by the modification of interface between basalt fiber and cement. Basalt fiber is more stable in acid conditions than in alkali conditions. Also basalt chopped fiber in saturated Ca(OH)2 solution, which is similar to the alkaline environment of cement hydration, shows very low weight loss and stability after 3 months of immersion. Physical properties of basalt chopped fiber reinforced cement composite is closely related to the fiber dispersion in the cement matrix. The tensile and flexural strength of cement composites are increased by addition of basalt chopped fiber, the shorter the fiber length is, the higher the tensile strength shows. Although the tensile and flexural strength of cement composites are decreased by addition of silane treated basalt chopped fiber, tensile and flexural elongation of cement composites are dramatically increased by addition of silane treated basalt chopped fiber.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 실 험 10
• 1. 재 료 10
• 2. 현무암 단섬유의 분산 10
• 3. 현무암 섬유의 화학안정성 시험 10
• 4. 현무암 섬유의 표면처리 11
• 5. 표면처리 현무암 섬유와 시멘트 계면접착 시험 12
• 6. 현무암 단섬유강화 시멘트 복합재료의 제조 13
• 7. 물성 측정 13
• 7.1. 현무암 섬유의 인장강도 측정 13
• 7.2. 현무암 단섬유강화 시멘트 복합재료의 인장강도 측정 13
• 7.3. 현무암 단섬유강화 시멘트 복합재료의 굽힘강도 시험 14
• 8. SEM 관찰 14
• Ⅲ. 결과 및 고찰 15
• 1. 현무암 섬유의 화학안정성 평가 17
• 1.1. 산성조건에서의 평가 18
• 1.2. 알칼리조건에서의 평가 31
• 1.3. 유리섬유와 현무암섬유의 화학안정성 비교 43
• 2. 현무암 단섬유강화 시멘트 복합재료 45
• 2.1. 단섬유 분산이 시멘트복합재료의 물성에 미치는 영향 45
• 2.2. 현무암 단섬유강화 시멘트복합재료의 인장특성 49
• 2.3. 현무암 단섬유강화 시멘트복합재료의 굽힘특성 53
• 3. 섬유계면 변화가 시멘트 복합재료 물성에 미치는 영향 56
• 3.1 현무암 섬유와 시멘트 간의 계면특성 56
• 3.2 실란처리 현무암 단섬유강화 시멘트복합재료의 물성 65
• Ⅳ. 결 론 79
• 참고문헌 81
• List of Figures 87
• List of Tables 91
• Abstract 92