표제지
목차
국문요약 17
제1장 서론 18
1.1. 연구 배경 및 목적 18
1.2. 연구 내용 및 범위 21
1.3. 논문 구성 22
제2장 이론적 고찰 및 연구동향 23
2.1. 자기치유 기술 23
2.1.1. 이론적 고찰 23
2.1.2. 연구동향 26
2.2. 자기치유 캡슐 기술 34
2.2.1. 이론적 고찰 34
2.2.2. 연구동향 36
2.3. 자기치유 콘크리트 기술 53
2.3.1. 이론적 고찰 53
2.3.2. 연구동향 56
제3장 자기치유 하이브리드캡슐 활용 프리캐스트 콘크리트의 실험 개요 63
3.1. 개설 63
3.2. 실험 계획 64
3.2.1. 배합 64
3.2.2. 사용 재료 66
3.2.3. 품질특성 실험 방법 74
3.2.4. 치유특성 실험 방법 83
제4장 자기치유 하이브리드캡슐 활용 프리캐스트 콘크리트의 품질특성 91
4.1. 개설 91
4.2. 실험결과 및 고찰 92
4.2.1. 유동특성 92
4.2.2. 역학특성 95
4.2.3. 내구특성 101
제5장 자기치유 하이브리드캡슐 활용 프리캐스트 콘크리트의 치유특성 104
5.1. 개설 104
5.2. 실험결과 및 고찰 105
5.2.1. 정수위 투수 시험에 의한 치유특성 105
5.2.2. 하중 재부하 시험에 의한 치유특성 115
5.2.3. 비파괴 시험에 의한 치유특성 125
제6장 자기치유 하이브리드캡슐 활용 프리캐스트 콘크리트의 현장 적용성 127
6.1. 개설 127
6.2. 현장 실험 계획 128
6.2.1. 배합 130
6.2.2. 현장 실험 방법 136
6.3. 실험결과 및 고찰 142
6.3.1. 현장 품질특성 142
6.3.2. 현장 치유특성 145
6.3.3. 경제성 분석 154
제7장 결론 160
참고 문헌 162
Abstract 188
표 2.1. 자기치유 개념 및 메커니즘 29
표 2.2. 자기치유 기술 특허(출원)에 사용된 소재 현황 33
표 2.3. 유기재료와 무기재료의 상관관계 35
표 2.4. 자기치유 고상캡슐 42
표 2.5. 고상캡슐에 활용 가능한 혼합물 43
표 2.6. 자기치유 마이크로캡슐 49
표 3.1. 프리캐스트 콘크리트의 제원 64
표 3.2. 프리캐스트 콘크리트 배합표 65
표 3.3. 실험변수 및 평가내용 65
표 3.4. 팽창재료의 화학성분 67
표 3.5. 규산염계 무기재료의 화학적 성분 및 물리특성 69
표 3.6. 시멘트의 물리특성 및 화학적 성분 72
표 3.7. 골재의 물리적 특성 72
표 3.8. 화학혼화제의 물리적 특성 73
표 6.1. 프리캐스트 콘크리트의 제원 130
표 6.2. 프리캐스트 콘크리트 배합표 130
표 6.3. 실험변수 및 평가내용 131
표 6.4. Mock-up 부재 제원 132
표 6.5. 캡슐 재료별 단가 155
표 6.6. 재료 단가 및 가상 혼합비 155
표 6.7. 재료 단가 및 가상 제조단가 156
표 6.8. 공사원가 158
표 6.9. 유지보수비 158
표 6.10. 수명주기원가(LCC) 159
그림 2.1. 자기치유 기술의 메커니즘 26
그림 2.2. 자기치유 기술 28
그림 2.3. 자기치유 기술 관련 연도별 해외 논문 게재 현황 30
그림 2.4. 자기치유 기술 관련 연도별 해외 특허 출원 현황 31
그림 2.5. 자기치유 기술 관련 국가별 특허 출원 현황 31
그림 2.6. 자기치유 기술 관련 연도별 국내 특허 출원 현황 32
그림 2.7. 자기치유 기술 특허의 출원기관별 분류 33
그림 2.8. 자기치유 캡슐 기술을 고려한 생애주기비용(Life-Cycle-Cost) 개념도 35
그림 2.9. 펠릿 사용 유형 36
그림 2.10. 인공 기능성 골재 36
그림 2.11. 캡슐의 구조 37
그림 2.12. 캡슐의 에폭시 층의 SEM 37
그림 2.13. 캡슐 골재의 생산 공정 38
그림 2.14. 자기치유 혼화재의 기계·화학적 처리공정 39
그림 2.15. 파일럿 플랜트용 고상캡슐 제조장비 40
그림 2.16. 고상 캡슐 제법 41
그림 2.17. 텅 오일 자기치유 마이크로캡슐의 SEM 45
그림 2.18. 칼슘 알지네이트/Fe₃O₄ 캡슐의 제조 46
그림 2.19. 치유제의 인캡슐레이션 46
그림 2.20. 파일럿 플랜트용 마이크로캡슐 제조 장비 47
그림 2.21. 마이크로캡슐 제법 48
그림 2.22. 탄산나트륨/초산칼슘 캡슐 50
그림 2.23. 이중 캡슐 치유 시스템의 개략도 50
그림 2.24. 하이브리드캡슐 메커니즘 52
그림 2.25. SEM을 통한 생성물 52
그림 2.26. 시대별 콘크리트 기술 변천사 55
그림 2.27. 북미의 적용 사례 57
그림 2.28. 네덜란드의 적용 사례 58
그림 2.29. 벨기에의 적용 사례 59
그림 2.30. 영국의 적용 사례 60
그림 2.31. 국내의 적용 사례 62
그림 3.1. 코어재료 67
그림 3.2. 막재료 68
그림 3.3. SC의 형태 및 크기 68
그림 3.4. 막재료의 종류 71
그림 3.5. 교반기의 교반속도에 따른 MC의 크기 71
그림 3.6. 슬럼프 시험 전경 74
그림 3.7. 공기량 시험 전경 75
그림 3.8. 압축강도 시험 전경 76
그림 3.9. 휨강도 시험 전경 77
그림 3.10. 쪼갬인장강도 시험 전경 78
그림 3.11. 염소이온침투 저항성 시험 전경 80
그림 3.12. 탄산화 저항성 시험 전경 81
그림 3.13. 동결융해 시험 전경 82
그림 3.14. 균열 유도 모식도 및 시험편 85
그림 3.15. 정수위 투수 모식도 및 시험 전경 85
그림 3.16. 균열면 관찰 시험 전경 및 측정 구간 86
그림 3.17. 휨하중 재부하 시험편 클램프 88
그림 3.18. 하중 재부하 시험 전경 88
그림 3.19. 비파괴 시험 모식도(초음파를 이용한 Tc-To법) 89
그림 3.20. 비파괴 시험 전경 90
그림 4.1. HC 혼합률과 슬럼프의 관계 93
그림 4.2. HC 혼합률과 슬럼프 로스의 관계 93
그림 4.3. HC 혼합률과 공기량의 관계 94
그림 4.4. 재령에 따른 HC 혼합률과 압축강도의 관계 96
그림 4.5. 재령에 따른 HC 혼합률과 휨강도의 관계 98
그림 4.6. 재령에 따른 HC 혼합률과 쪼갬인장강도의 관계 100
그림 4.7. HC 혼합률과 염소이온 확산계수의 관계 101
그림 4.8. HC 혼합률과 탄산화 깊이의 관계 102
그림 4.9. HC 혼합률에 따른 동결융해 싸이클과 상대동탄성계수의 관계 103
그림 5.1. 치유 재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계 (HC-0) 106
그림 5.2. 치유 재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계 (HC-1) 107
그림 5.3. 치유 재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계(HC-3) 107
그림 5.4. 치유 재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계(HC-5) 108
그림 5.5. HC 혼합률에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계(치유재령 28일) 109
그림 5.6. 초기 균열폭과 초기 투수량의 관계 110
그림 5.7. HC 혼합률에 따른 균열폭과 치유율의 관계 110
그림 5.8. HC 혼합률에 따른 치유기간과 치유율의 관계 (Crack 0.3 mm) 111
그림 5.9. 캡슐 종류에 따른 치유재령과 치유율의 관계 (Crack 0.3 mm) 112
그림 5.10. HC 혼합률에 따른 표면 균열 (×100) 114
그림 5.11. 사전하중에 따른 치유기간과 재하중 압축강도와의 관계(HC-0) 116
그림 5.12. 사전하중에 따른 치유기간과 재하중 압축강도와의 관계(HC-3) 117
그림 5.13. HC-0 및 HC-3의 치유재령에 따른 재하중과 치유율의 관계 117
그림 5.14. HC 혼합률에 따른 치유재령과 치유율의 관계 118
그림 5.15. 사전하중에 따른 치유기간과 재하중 휨강도와의 관계(HC-0) 120
그림 5.16. 사전하중에 따른 치유기간과 재하중 휨강도와의 관계(HC-3) 121
그림 5.17. HC-0 및 HC-3의 치유재령에 따른 재하중과 치유율의 관계 121
그림 5.18. HC 혼합률에 따른 치유재령과 치유율의 관계 122
그림 5.19. HC 혼합률에 따른 균열 자기치유율과 역학적 회복률의 상관관계(압축) 123
그림 5.20. HC 혼합률에 따른 균열 자기치유율과 역학적 회복률의 상관관계(휨) 124
그림 5.21. HC 혼합률에 따른 치유재령과 초음파 전달시간의 관계 126
그림 5.22. HC 혼합률에 따른 치유재령과 균열깊이의 관계 126
그림 6.1. 현장 적용성 평가 위치 128
그림 6.2. 현장 적용성 평가 전경 129
그림 6.3. 수조형 Mock-up 부재 제작 과정 133
그림 6.4. 슬래브 형 Mock-up 부재 제작 과정 134
그림 6.5. 슬래브형 Mock-up 부재의 균열 유도 방법 135
그림 6.6. 현장 슬럼프 시험 전경 136
그림 6.7. 현장 공기량 시험 전경 137
그림 6.8. 현장 압축강도 시험 전경 138
그림 6.9. 정수위 투수 모식도 및 시험 전경 139
그림 6.10. 현장 균열면 관찰 시험 전경 및 측정 구간 140
그림 6.11. 현장 부재 비파괴 시험 전경 141
그림 6.12. HC 혼합률과 현장 슬럼프의 관계 142
그림 6.13. HC 혼합률과 공기량의 관계 143
그림 6.14. 재령에 따른 HC 혼합률과 압축강도의 관계 144
그림 6.15. 치유재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계 (HC-0) 146
그림 6.16. 치유재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계 (HC-1) 146
그림 6.17. 치유재령에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계 (HC-3) 147
그림 6.18. HC 혼합률에 따른 초기 투수량과 치유율의 관계(치유재령 14일) 147
그림 6.19. HC 혼합률에 따른 균열폭과 치유율의 관계 148
그림 6.20. HC 혼합률에 따른 치유기간과 치유율의 관계(Crack 0.3 mm) 149
그림 6.21. HC 혼합률에 따른 표면 균열 (×100) 151
그림 6.22. HC 혼합률에 따른 치유재령과 초음파 전달시간의 관계 153
그림 6.23. HC 혼합률에 따른 치유재령과 균열깊이의 관계 153
그림 6.24. HC의 초기 재료비 156
그림 6.25. 보수 및 제품 교체에 따른 재료비 156
그림 6.26. 경제성 대상 구조물 전경 157