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. 마이크로캡슐 제조기술 23
2.1.1. 화학적 제법 25
2.1.2. 물리·화학적 제법 28
2.1.3. 기계적 제법 32
2.2. 균열 자기치유 마이크로캡슐 활용 기술 37
2.2.1. 기술의 정의 37
2.2.2. 이론적 고찰 39
2.2.3. 연구동향 42
2.3. 단면보수 시스템 51
2.3.1. 단면보수 시스템의 정의 51
2.3.2. 단면보수 공법의 적용 52
2.3.3. 단면보수 공법의 종류 및 성능 53
2.3.4. 단면보수 공법용 재료 56
제3장 균열 자기치유 마이크로캡슐 특성 59
3.1. 개설 59
3.2. 실험 개요 60
3.2.1. 실험 계획 60
3.2.2. 사용 재료 60
3.2.3. 실험 방법 66
3.3. 실험결과 및 고찰 76
3.3.1. 마이크로캡슐의 코어재료 특성 76
3.3.2. 균열 자기치유 마이크로캡슐의 품질특성 79
3.3.3. 균열 자기치유 마이크로캡슐의 안정성 86
3.4. 소결론 89
제4장 균열 자기치유 마이크로캡슐 활용 시멘트 복합재료 특성 90
4.1. 개설 90
4.2. 실험 개요 91
4.2.1. 실험 계획 91
4.2.2. 사용 재료 92
4.2.3. 실험 방법 93
4.3. 실험결과 및 고찰 111
4.3.1. 시멘트 복합재료의 유동특성 111
4.3.2. 시멘트 복합재료의 역학특성 117
4.3.3. 시멘트 복합재료의 내구특성 121
4.3.4. 시멘트 복합재료의 치유특성 125
4.4. 소결론 138
제5장 균열 자기치유 단면보수 시스템 개발 및 현장 적용성 139
5.1. 개설 139
5.2. 균열 자기치유 단면보수 시스템 140
5.2.1. 단면보수 시스템의 개요 140
5.2.2. 균열 자기치유 단면보수 시스템의 설계 141
5.3. 현장 적용성 평가 152
5.3.1. 현장 개요 152
5.3.2. 실험 방법 154
5.3.3. 실험 결과 161
5.4. 소결론 168
제6장 종합 결론 169
참고 문헌 171
Abstract 188
표 2.1. 대표적인 마이크로캡슐화 기술의 제법 24
표 2.2. 국내 및 외국의 자기치유 캡슐 활용 주요 연구자와 연구기관 48
표 2.3. 열화원인에 따른 단면보수 방법 및 공법 52
표 2.4. 성능과 보수 공법의 적용 55
표 3.1. LIM의 구성 성분비 61
표 3.2. LIM의 조성비 62
표 3.3. 시멘트의 화학적 성분 및 물리적 특성 65
표 3.4. 잔골재의 입도분포(ISO 표준사) 65
표 4.1. 배합비 91
표 4.2. 실험변수 및 평가내용 91
표 4.3. 시멘트의 화학적 성분 및 물리적 특성 92
표 4.4. 잔골재의 입도분포(ISO 표준사) 92
표 5.1. 배합 방법 상세 설명 144
표 5.2. 철근부식 단면보수 시스템 공법개요 147
그림 2.1. 계면 중합법에 따른 캡슐화 과정 모식도 25
그림 2.2. In-situ 중합법에 따른 캡슐화 매커니즘 26
그림 2.3. 침수노즐 공정법에 따른 캡슐화 매커니즘 27
그림 2.4. 상분리 혹은 코아서베이션법에 따른 캡슐화 매커니즘 28
그림 2.5. 폴리머-폴리머 상분리법에 따른 캡슐화 매커니즘 29
그림 2.6. 용매 증발법에 따른 캡슐화 매커니즘 31
그림 2.7. 분사 건조법에 따른 캡슐화 매커니즘 33
그림 2.8. 유동층 코팅법에 따른 캡슐화 매커니즘... 35
그림 2.9. 이온 경화법에 따른 캡슐화 매커니즘 36
그림 2.10. 일반적인 캡슐의 형태 37
그림 2.11. 자기치유를 고려한 생애주기비용(Life-Cycle-Cost) 개념도 40
그림 2.12. 국외 연구 사례 44
그림 2.13. 국내 연구 사례 46
그림 2.14. 국내 및 외국의 자기치유 캡슐 활용 논문 현황 48
그림 2.15. 국내 및 외국의 자기치유 캡슐 활용 관련 특허현황 49
그림 2.16. 표면코팅재 및 시멘트 복합재료의 기술적 분류 50
그림 2.17. 자기치유 캡슐 활용 시멘트 복합재료 50
그림 3.1. LIM과 시멘트 복합재료와의 반응 매커니즘 61
그림 3.2. 조성비에 따른 코어 재료(LIM) 62
그림 3.3. 막재료의 종류 63
그림 3.4. 코어재료 성능 검증방법 66
그림 3.5. 마이크로캡슐 제조 매커니즘 68
그림 3.6. 마이크로캡슐의 캡슐화 과정 68
그림 3.7. 마이크로캡슐 대량 제조 장비 및 pH 자동 조절 장비 69
그림 3.8. 광학 현미경 70
그림 3.9. 광학 현미경 촬영 사진 70
그림 3.10. SEM 장비 사진(본체) 71
그림 3.11. SEM장비 사진(프로그램) 71
그림 3.12. SEM 촬영 사진 72
그림 3.13. 입도 분석기(레이저회절 방식) 73
그림 3.14. 유효성분 분석기(FT/IR) 74
그림 3.15. 마이크로캡슐의 안정성 평가방법 75
그림 3.16. 코어재료의 상온 안정성 평가 77
그림 3.17. 겔화된 코어재료의 대표적인 형태 77
그림 3.18. 코어재료 도포 77
그림 3.19. 중앙부 할렬 77
그림 3.20. LIM-1의 균열면 77
그림 3.21. LIM-7의 균열면 77
그림 3.22. 마이크로캡슐의 캡슐화 과정 78
그림 3.23. 마이크로캡슐의 합성 과정 및 합성된 마이크로캡슐 79
그림 3.24. 마이크로캡슐 합성 직후 (x300) 79
그림 3.25. 교반기의 교반속도에 따른 마이크로캡슐의 사이즈 80
그림 3.26. 마이크로캡슐의 입형 81
그림 3.27. 시험편 내부의 마이크로캡슐(x 500) 82
그림 3.28. 파괴된 마이크로캡슐의 형태(x 500) 82
그림 3.29. 마이크로캡슐 반응 생성물 82
그림 3.30. 마이크로캡슐의 막 두께 83
그림 3.31. 마이크로캡슐의 입도분포곡선 84
그림 3.32. 코어재료의 스펙트럼 분석 85
그림 3.33. 배합 직후의 마이크로캡슐 86
그림 3.34. 경화 시험편 내부의 마이크로캡슐 86
그림 3.35. 균열면의 파괴된 마이크로캡슐 87
그림 3.36. 마이크로캡슐의 분산성 평가 결과 88
그림 4.1. 레올로지 해석 모델 93
그림 4.2. 레올로지 시험전경 93
그림 4.3. 테이블 플로우 시험 전경 94
그림 4.4. 공기량 시험 전경 95
그림 4.5. 압축강도 시험 전경 96
그림 4.6. 쪼갬인장강도 시험전경 97
그림 4.7. 휨강도 시험 전경 98
그림 4.8. 정탄성계수 시험 전경 99
그림 4.9. 동결융해 시험전경 100
그림 4.10. 탄산화 저항성 시험 전경 101
그림 4.11. 염소이온침투 저항성 시험 전경 103
그림 4.12. 정수위 투수시험 시험편 105
그림 4.13. 정수위 투수 시험 측정 장치 모식도 및 시험 전경 106
그림 4.14. 사전하중 부하 107
그림 4.15. 하중 재부하 107
그림 4.16. 비파괴 시험 모식도(초음파를 이용한 Tc-To법) 108
그림 4.17. 비파괴 시험 전경 109
그림 4.18. 균열면 생성물 관찰용 시험편 전경 110
그림 4.19. 균열면 생성물 관찰 전경 110
그림 4.20. MC 혼합에 따른 전단속도와 전단응력의... 112
그림 4.21. MC 혼합율과 소성점도의 관계 112
그림 4.22. MC 혼합율과 항복응력의 관계 113
그림 4.23. MC 혼합률과 테이블 플로우의 관계 115
그림 4.24. MC 혼합율과 플로우 로스의 관계 115
그림 4.25. MC 혼합율과 공기량의 관계 116
그림 4.26. 재령에 따른 MC 혼합율과 압축강도의 관계 118
그림 4.27. 재령에 따른 MC 혼합율과 쪼갬인장강도의 관계 119
그림 4.28. 재령에 따른 MC 혼합율과 휨강도의 관계 120
그림 4.29. 동결융해 싸이클과 상대동탄성계수의 관계 121
그림 4.30. 탄산화 실험결과 122
그림 4.31. MC 혼합율과 탄산화 깊이의 관계 122
그림 4.32. 염해 실험결과 123
그림 4.33. MC 혼합율과 확산계수의 관계 124
그림 4.34. MC 혼합율에 따른 시간과 투수량의 관계... 126
그림 4.35. MC 혼합율에 따른 시간과 투수량의 관계... 126
그림 4.36. MC 혼합율에 따른 시간과 투수량의 관계... 127
그림 4.37. MC 혼합율에 따른 치유재령과 투수량의 관계 128
그림 4.38. MC 혼합율에 따른 치유재령과 치유율의 관계 129
그림 4.39. 사전하중과 하중 재부하 휨강도와의... 132
그림 4.40. 사전하중과 하중 재부하 휨강도와의... 132
그림 4.41. 사전하중과 치유율의 관계 133
그림 4.42. 치유재령과 치유율의 관계 133
그림 4.43. 치유재령과 초음파 전달시간의 관계 135
그림 4.44. 균열깊이와 초음파 전달시간의 관계 135
그림 4.45. MC-0의 균열면 136
그림 4.46. MC-1의 균열면 137
그림 4.47. MC-3의 균열면 137
그림 4.48. MC-5의 균열면 137
그림 5.1. 단면보수 시스템의 기본 개념 140
그림 5.2. 단면보수 시스템의 시공원리 142
그림 5.3. 단면보수 시스템의 배합 방법 144
그림 5.4. 시공 순서도 146
그림 5.5. 시공방법 모식도 148
그림 5.6. 철근이 노출된 경우 시공방법 149
그림 5.7. 철근이 노출되어 있지 않은 경우 시공방법 149
그림 5.8. 단면 복구 모식도 150
그림 5.9. 단면 복구 모식도 151
그림 5.10. 현장 적용성 평가 위치 152
그림 5.11. 현장 적용성 평가 전경 153
그림 5.12. 현장 테이블 플로우 시험 전경 154
그림 5.13. 현장 압축강도 시험전경 155
그림 5.14. 현장 휨강도 시험전경 156
그림 5.15. 현장 부착강도 시험전경 157
그림 5.16. 현장 Mock-up 전경 158
그림 5.17. 슬래브형 시험체 제작과정 159
그림 5.18. 균열 유도 전경 159
그림 5.19. 현장 Mock-up 도면 160
그림 5.20. MC 혼합율과 현장 테이블 플로우의 관계 161
그림 5.21. MC 혼합율과 현장 압축강도의 관계 162
그림 5.22. MC 혼합율과 현장 휨강도의 관계 163
그림 5.23. MC 혼합율과 현장 부착강도의 관계 164
그림 5.24. 치유재령과 초음파 전달시간의 관계 166
그림 5.25. 치유재령과 균열깊이의 관계 166
그림 5.26. Mock-up 시험편의 초기 균열면 167
그림 5.27. Mock-up 시험편의 치유재령 14일 후 균열영역 167