도로 융설용 열전도성 콘크리트의 발열특성 및 내구성능에 관한 실험적 연구

Abstract

동절기 도로의 결빙으로 인한 교통사고가 매년 겨울마다 되풀이 되고 있으며, 이로 인해 소중한 인명과 재산상의 피해뿐만 아니라 막대한 사회적 비용이 소모되고 있다. 이를 예방하기 위해 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 도로 결빙방지 방법인 염화물계 제설제 살포 방식은 도로포장 및 교량 등 콘크리트 구조물의 내구성 저하와 수명단축을 유발하고 있다.

이에 대한 개선방안으로 본 연구에서는 콘크리트 배합 시 전도성 흑연과 실리콘 카바이드를 잔골재와 치환한 열전도성 콘크리트의 물리적 성능, 내구성능, 열적 성능을 검증하기 위해 실험을 실시하였고, 시험결과, 실리콘 카바이드 치환율 증가에 따른 슬럼프 저하 정도는 미미한 수준이며, 치환율이 증가함에 따라 공기량이 증가되는 경향을 보였다. 압축강도와 휨강도는 치환비율 30∼50%일 때 일반 공시체 대비 증가하였으며, 치환율이 50%를 넘을 경우 내부의 공극량 증가로 강도 감소가 발생하였다. 동결융해 저항성 등 내구성능 역시 치환율 30∼50%일 때 일반 공시체에 비해 증가하는 것으로 나타났고, 열전도율과 열확산계수 측정 결과는 치환율이 증가함에 따라 지속적으로 증가하여 100% 치환한 공시체의 경우 일반 공시체에 비해 약 10배 정도 증가하는 결과를 나타냈다.

종합적으로 분석하면, 포장체의 강도 등 역학적 성능은 실리콘 카바이드 치환율 30∼50% 이내에서 최적의 성능을 보였고, 열역학적 특성도 우수하였으며, 전기발열체의 설치, 운영 및 유지관리 비용 등을 감안한 발열콘크리트의 경제성 분석을 위해 시험 시공과 장기적인 연구가 필요하다고 판단된다.