이 연구의 목적은 노후된 건축물의 사용성 및 내구성 향상을 위하여 균열치유 환을 이용한 자기치유 특성 및 내구성능을 평가하는 것이다. 이를 위해 수행한 세부 연구의 주요 내용과 범위는 다음과 같다: 1) 소재별 균열치유 환 성형기술; 2) 균열치유 환 혼입 모르타르의 압축강도 발현 및 균열 자기치유 특성 평가; 3) 균열치유 환 혼입 모르타르의 내구성능 평가 등. 무기계 소재 및 박테리아 소재를 활용한 균열치유 환을 이용하여 제작된 모르타르의 균열 자기치유 성능은 정수위 투수시험 기준인 KCI-CT114(2021) 따라 평가되었다. 균열치유 환 혼입 모르타르의 내구성능 평가는 염해 저항성, 탄산화 저항성 및 동결융해 저항성을 평가하였으며, 각각 NT Build 492(1999), KS F 2584(2020) 및 KS F 2456(2018) 기준에 준하여 평가되었다.
무기계 및 박테리아 주요소재로 각각 GGBS, FA, CSA계 팽창재, 수산화칼슘 및 탄산칼슘 석출균주인 Sphingobacterium multivorum, 박테리아 생장처 제공 재료로 팽창질석을 사용하여 균열치유 환을 제작하였다. 제작된 무기계 및 박테리아 균열치유 환은 잔골재 부피 대비 치환하여 혼입하였다. 균열치유 환을 혼입한 모르타르의 재령 28일 압축강도는 환의 소재 및 혼입률과 관계없이 일반 모르타르 대비 동등수준 혹은 최대 약 1.18배 높은 수준으로 평가되었다. 무기계 및 박테리아 소재 균열치유 환 혼입율에 따른 균열 자기치유 성능은 균열치유 환을 10% 혼입 시 제일 우수한 균열치유 성능을 나타내었으며, 치유재령 56일에서 공칭 0.3 mm 균열폭을 90% 이상 치유하였다. 하지만 단일 소재 10% 혼입대비 두 소재를 하이브리드 하여 10% 혼입하였을 때 더 우수한 성능을 보였으며, 그중에서도 무기계 80: 박테리아 20 혼합비율로 혼입하였을 때 치유재령 56일에서 공칭 0.3 mm 균열폭을 97% 치유하였다. 이 실험에 결과 최적의 자기치유 성능을 보인 무기계 80: 박테리아 20 혼합비율로 혼입한 균열치유 환을 혼입률을 10~40%로 모르타르의 내구성능을 평가하였다. NT Build 492(1999)를 이용하여 평가한 재령 28일의 염화물 확산계수는 균열치유 환의 혼입률과 관계없이 일반 모르타르 대비 15.5%~33.6% 감소하였으며, 균열치유 환 혼입으로 인한 염해 저항성 저하는 나타나지 않았음을 확인하였다. 균열치유 환 혼입 모르타르는 균열치유 환의 혼입률과 관계없이 재령별 탄산화 깊이에 따른 탄산화 속도 계수에서 일반 모르타르 대비 약 9.1%~27.3% 저감된 결과를 보였다. 균열치유 환 혼입 모르타르의 압축강도, 염해 저항성 및 탄산화 저항성 평가결과 제일 우수하다고 판단되는 M-HP20 시험체의 동결융해 저항성은 일반 모르타르의 상대 동탄성계수 및 내구성지수는 동등한 수준으로 평가되었으며, 동결융해 후 압축강도 및 휨 강도에서 최대 약 1.33배 및 약 1.40배 높은 수준의 결과를 보였다. 결과적으로 균열치유 환 혼입은 최대 0.3 mm 균열폭 치유가 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 균열치유 환의 수화작용을 통한 내부 공극을 밀실하게 채움으로써 균열치유 환 혼입에 따른 모르타르의 내구성능 저하는 나타나지 않았다.