해조류의 알긴산을 이용한 콘크리트용 보수재료 개발에 관한 연구 :A Study on Development of Concrete Repair Materials using Alginic Acid of Seaweed

이평원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이평원 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 김은겸

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

해조류 분말을 사용한 콘크리트 보수 재료에 관한 연구

이평원 , 김은겸 , 강창구 한국도시철도학회논문집 2017.12 학술저널

해조류의 알긴산을 이용한 콘크리트용 보수재료 개발에 관한 연구

이평원 글로벌철도시스템학과 2017.01 학위논문

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1960년대 이후 경제개발계획에 따른 사회간접자본의 확충으로 콘크리트 구조물 건설이 비약적으로 증가하여 왔으며, 최근에 와서는 그에 대한 유지보수 비용이 점점 증가하고 있다. 도로나 철도 등의 콘크리트 구조물에 적용하는 보수재료는 폴리머 계통의 아크릴과 라텍스가 주로 사용되고 있으나, 보수비용의 증가로 품질 저하가 우려되고 있다. 본 연구에서는 해조류의 알긴산(alginic acid)을 이용한 개질 콘크리트를 개발하여 콘크리트의 보수 및 신설 에 적용하기 위한 실험적 연구를 수행한 것이다.
콘크리트에 첨가할 해조류로서는 비교적 생산이 쉽고 알긴산이 다량 함유되어 있는 미역을 선택하였으며, 이를 콘크리트에 첨가하여 그의 내구특성, 구조특성, 적합특성 등 보수재료로서의 품질 적합성 시험을 실시하였다.
실내 시험에서는 액상 미역과 분말 미역을 첨가한 콘크리트와 라텍스를 첨가한 콘크리트에 대하여 강도특성 및 내구성을 중심으로 검토하였다. 분말 미역을 첨가한 모르타르 시험체에 대하여 시멘트 경화체의 역학적 특성 및 내구적 특성을 검토하였다. 또한 콘크리트 시험을 통해 분말 미역 첨가량을 설정하였으며, 이를 위해 강도시험 및 염소이온 침투 저항성 시험을 실시하였다. 그 결과, 분말 미역 첨가량 0.3~0.6%에서 교통 개방에 요구되는 압축강도 21MPa 이상을 얻었으며, 염소이온 침투 저항성은 기준치 1,000coulomb 이하의 값을 나타내어 최적의 보수용 콘크리트 배합을 도출하였다.
도출된 최적 배합비를 적용하여 목업(mock up) 시험을 실시하였으며, 그 결과, 압축강도 및 부착강도에서 라텍스 12%를 첨가한 개질 콘크리트와 동등 이상의 효과가 있는 것을 확인하였다. 현장 시공에서는 한국도로공사 교면포장 보수재료 품질기준에서 제시하고 있는 시험항목에 대해 시험을 실시하였으며, 그 결과, 전 항목에서 기준치에 만족하는 결과를 얻었다.
또한, 경제성 검토에 있어서도 기존 라텍스 개질 콘크리트에 비해 약 10% 이상의 경제적인 효과가 있는 것으로 평가되었으며, 향후 콘크리트의 보수재료로서 국내 건설현장에서의 파급효과가 클 것으로 전망된다.

Social overhead capital has been expanded with the economic development plan since 1960s. Due to the rapid increase in the construction cost of concrete structures, the cost of maintenance has been rising. In contemporary, repair materials for the concrete structures such as roads and railways are polymer-based acryl and latex that pose the increase in the cost of repair leading to a problem of quality assurance. To resolve this problem, we have developed a repair material for concrete using algae alginate, and confirmed its applicability to repair and new concrete through experiments.
Seaweed was chosen as the algal material to be added to concrete because it is relatively easy to produce and contain large amounts of alginic acid. Using the concrete mixed with the seaweed, the quality compatibility test was carried out in relation to its durability, structural characteristics, and compatibility characteristics.
In the laboratory test, the strength and durability of the concrete with the liquified and powdered seaweed, and the concrete with latex were measured. A mortar specimen with the powdered seaweed was prepared, and the characteristics of the hardened cement paste with added powdered seaweed were examined. Based on this approach, the concrete specimens were produced, and the most suitable amount of added powdered seaweed was determined by the physical tests. The strength test and the chlorine ion penetration resistance test were conducted. As a result of the tests, the compressive strength of 21MPa or more required for traffic opening was obtained at 0.3~0.6% of the powdered seaweed added while chloride ion penetration resistance value was below the reference value of 1,000 coulomb. Therefore, the optimal concrete composition was obtained through these tests.
Mock up test was performed using the optimal composition ratio. As a result of the test, the compressive strength and adhesion strength were found to be equal or superior to those of modified concrete containing 12% latex. In the field construction, the test items presented in Korea Expressway Corporation’s repairing material quality standard were tested. As a result of the test, all the items were satisfied with the standard value.
Furthermore, this new maintenance material was rated that the economical efficiency was about 10% higher than the existing latex modified concrete. Consequently, it could be expected to have the large effect on the domestic construction site as a concrete repair material in the future.

요약 ⅰ
표목차 ⅱ
그림목차 ⅲ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구의 필요성 1
1.2 연구목적 및 배경 3
1.3 연구내용 및 범위 4
Ⅱ. 문헌 고찰 6
2.1 알긴산의 특징 6
2.1.1 알긴산의 화학구조 6
2.1.2 알긴산의 성질 7
2.1.3 알긴산의 제조법 7
2.1.4 알긴산의 추출법 9
2.1.5 알긴산의 용도 10
2.1.6 식품 분야의 문헌 고찰 11
2.2 모르타르 첨가제 12
2.2.1 해조류 추출물에 의한 모르타르의 강도 특성 12
2.2.2 해조류 추출물을 혼합한 모르타르의 투수성 13
Ⅲ. 해조류 분말에 대한 기초 특성 14
3.1 해조류의 성질 14
3.2 해조류 분말에 대한 기초 특성 14
3.2.1 시험방법 14
3.2.1 시험결과 및 분석 16
Ⅳ. 해조류 분말을 이용한 모르타르의 특성 24
4.1 해조류 액상을 첨가한 모르타르의 물리적 시험 및 고찰 24
4.1.1 해조류 액상의 고형분 분석 24
4.1.2 해조류 액상을 첨가한 모르타르의 물리적 시험 및 고찰 26
4.2 모르타르에 대한 해조류 분말의 사용성 검토 29
4.2.1 모르타르 배합 29
4.2.2 시험방법 30
4.2.3 시험 결과 및 고찰 30
Ⅴ. 해조류 분말을 이용한 콘크리트 보수 재료 개발 33
5.1 분말 미역을 첨가한 콘크리트와 라텍스 콘크리트의 강도 특성 33
5.1.1 시험계획 33
5.1.2 시험방법 34
5.1.3 분말 미역과 라텍스를 첨가한 콘크리트의 강도실험 결과 및 고찰 34
5.2 해조류분말 첨가량의 감량이 콘크리트의 강도에 미치는 영향 37
5.2.1 배합 및 시험방법 37
5.2.2 분말 미역 첨가량 감량이 강도에 미치는 효과 및 분석 37
5.3 분말 미역을 첨가한 콘크리트의 염소이온 침투 저항성 39
5.3.1 배합 및 실험 방법 39
5.3.2 염소이온침투 저항성 시험 결과 및 고찰 40
5.3.3 압축강도 시험결과 및 고찰 41
Ⅵ. 목업 시험 및 현장시공 43
6.1 목업 시험 및 고찰 43
6.1.1 시험계획 43
6.1.2 배합설계 및 시공 43
6.1.3 시험결과 45
6.2 현장시공 및 고찰 45
6.2.1 시험계획 45
6.2.3 현장시공 결과 및 고찰 50
6.3 해조류 개질 콘크리트의 경제성 분석 52
Ⅶ. 결 론 54
참고문헌 56
Abstract 57
부 록 59

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