기둥의 주근과 복합콘크리트간의 부착강도에 관한 실험적 연구

국문 초록 (Abstract)

국내 층간소음 해소를 위하여 최근 국내외 연구에서는 콘크리트에 새로운 기능을 도입하기 위하여 유기 화합물인 고분자와 무기화합물인 세라믹의 물성을 동시에 가지는 소재가 개발되고 있고, 고분자소재의 가공성, 강인성 및 가격 등의 장점과 무기물의 내연성 산화안정성을 동시에 만족시킬 수 있는 유·무기 복합재료(Organic -inorganic hybrid marerials)의 연구가 많이 이루어지고 있다.
층간소음에 일반적으로 사용되는 콘크리트의 보강재 Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer(이하, EVA)와 Expanded polystyrene(이하, EPS)는 우수한 단열성능과 흡음성능을 갖추고 있다. 하지만 일반 콘크리트에 비하여 EVA, EPS를 첨가한 콘크리트는 내화성 및 물보다 비중이 낮은 성질로 인하여 균일한 설계 강도 실현에 많은 문제점이 노출되어있다. Brown1)등 연구자에 의해 개발된 Polyhedral Oligomeric Silses-quioxaneS(이하, POSS) 나노복합체는 무기재료와의 결합에서 강도저하 없이 기포발생 유도 및 내구성에 우수한 효과를 갖고 있다고 보고되고 있다.
본 연구에서는 기존의 보강재를 진보적인 성능 향상을 위하여 콘크리트와 EVA, EPS 및 POSS를 이용한 복합 콘크리트 개발을 위하여, 실제 건축구조물에서 발생되는 이형 철근간의 부착강도를 검토하고자 한다. 복합콘크리트와 이형 철근간의 부착성상에 관한 실험은 보강재와 콘크리트가 균일하게 분포하는 유무와 현장적용의 가능성에 중요 지표가 될 수 있다.

실험 결과는 다음과 같다.

1) EVA와 EPS로 보강된 실험체는 부착강도가 무보강 실험체보다 최대 45 % 감소하는 반면, POSS로 보강된 실험체는 무보강 실험체보다 부착강도가 최대 20 % 증가한 것을 알 수 있다.

2) 주근이 3개인 실험체군에서 무보강 실험체 3N보다 실험체 3EVA와 3EPS의 부착강도는 감소하는 것으로 나타났다. 하지만, POSS 나노 복합체 0.3 %로 보강된 실험체 3POSS는 무보강된 실험체 3N보다 8 % 부착강도가 증가하는 것을 알 수 있다.

3) 콘크리트 타설 방향에 반대방향으로 인발한 O방향 부착강도는 콘크리트 타설과 동일한 방향으로 인발한 S방향의 부착강도보다 12 % 높은 부착강도 를 나타냈고, EVA와 EPS로 보강된 실험체의 경우 각각 24 %와 31 %의 차이를 나타냈다. POSS를 혼입한 실험체 보다 EVA와 EPS로 보강된 실험체의 경우 S방향과 O방향과의 부착강도 차이가 크게 나타난 것을 보아 POSS의 빠른 반응속도에 의해서 보강재가 균질하게 분포 시킨다고 볼 수 있다.


4) 실험값과 Fuji 제안식 값을 비교검토에서 보강된 실험체의 경우, 실험값은 계산값 보다 부착강도가 6 ∼ 8 % 높게 나타났고, 보강된 실험체의 경우, 실험값은 계산값 보다 부착강도가 최대 18 % 낮은 실험값을 나타냈다. 이것으로부터, 복합콘크리트를 사용한 경우에는 Fuji 제안식과 실험값이 다소 차이가 있다고 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구내용 및 방법 4
• Ⅱ. 이론적 고찰 6
• 2.1 층간 소음에 관한 기존 연구 6
• 2.1.1 독일의 층간소음 기술동향 및 관련규정 6
• 2.1.2 미국의 층간소음 기술동향 6
• 2.1.3 일본과 중국의 층간소음 기술동향 7
• 2.1.4 국내 층간소음 기술동향 8
• 2.2 부착강도에 관한 기존 연구 12
• 2.2.1 주근 군과 각 주근의 부착강도 산정방법 13
• 2.2.2 부착파괴 양상 14
• 2.2.3 부착강도에 관한 규준식 및 제안식 23
• Ⅲ. 실험 방법 26
• 3.1 복합콘크리트의 역학적 성질 26
• 3.1.1 복합콘크리트의 압축강도 32
• 3.1.2 복합콘크리트의 단열성능 34
• 3.2 실험 개요 36
• 3.2.1 사용재료의 역학적 특성 39
• 3.2.2 가력 및 측정방법 42
• Ⅳ. 실험결과 45
• 4.1 최종 파괴 양상 45
• 4.2 부착응력과 변위관계 50
• 4.3 보강재 종류에 따른 부착강도 55
• 4.4 POSS 보강 비율에 따른 부착강도 56
• 4.5 주근 수에 따른 부착강도 57
• 4.6 콘크리트 타설 방향에 따른 부착강도 58
• 4.7 기존 제안식 검토 59
• Ⅴ. 결 론 62
• 참고문헌 64
• Abstract 67
• 부록 71
• 감사의 글 77