탄소나노튜브, 나노실리카, 그래핀옥사이드가 혼입된 콘크리트와 겹침이음된 철근 사이의 부착강도

Abstract

본 연구의 목적은 탄소 나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 나노 실리카(Nano Silica, NS) 그리고 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 총 세가지의 나노 소재가 혼입된 콘크리트의 기계적 특성을 평가하고 기계적 특성이 부착강도에 미치는 영향을 확인하는 것이다. 기존연구에서 삼중나노보강 콘크리트의 배합을 위해 나노소재를 수용액으로 제작하여 콘크리트에 혼입하였으며 나노소재보강 콘크리트의 기계적 특성에 대한 평가를 통해 최적의 비율을 도출였다. 그러나, 이 방식은 배합량에 대한 한계를 가지고 있어 구조물 제작 단계에는 활용이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 구조물 단위에서 활용할 수 있는 제작 방식을 도입하였으며 제작 방식 변화에 따른 성능 변화를 추가적으로 평가하였다. 기계적 특성을 확인하기 위하여 압축강도 및 쪼갬인장강도를 시험하였으며, 실험결과를 통해 탄성계수와 변형률, 포아송비, 체적변형률을 평가하였다. 현행 설계기준의 주요 가정에 따르면, 철근과 콘크리트 사이에는 완전 부착이 성립되어야 한다. 이를 위해서는 적절한 정착길이가 요구되며, 이를 위해서는 콘크리트와 철근 사이의 부착강도에 대한 평가가 선행되어야 한다. 철근과 콘크리트 사이의 부착강도는 콘크리트의 압축강도 및 인장강도, 콘크리트 피복, 철근의 직경 및 단면적 그리고 이음 길이 등 다양한 요소에 영향을 받는다. 본 연구에서는 삼중나노소재가 부착강도에 미치는 영향을 평가하기 위해 나노소재 보강 여부와 이음길이 및 콘크리트 피복을 변수로 설정하였으며 총 8개의 이음된 보 실험체에 대한 실험을 수행하였다. 본 논문은 총 7장으로 구성되어 있으며, 제 1장에는 서론, 제 2장에는 기존연구 고찰, 제 3장에는 나노보강 콘크리트 제작, 제 4장에는 재료시험, 제 5장에는 나노보강 콘크리트 겹침이음실험, 제 6장에는 부착강도 평가, 제 7장은 결론으로 나누어 기술하였다. 각 장의 내용을 간략히 요약하면 다음과 같다.

제 1장에서는 연구 배경 및 연구 범위를 명시하였다.

제 2장에서는 기존 연구 고찰을 통해 나노보강 콘크리트의 기계적 특성과 부착에 대한 메커니즘과 기존 연구를 이론적으로 기술하였다.

제 3장에서는 나노보강 콘크리트의 제작방법과 배합비 및 실험체 제작과정을 기술하였다.

제 4장에서는 재료시험을 통해 나노보강 콘크리트의 재료적 특성에 대해 기술하였다.

제 5장에서는 나노소재 혼입 유무와 이음길이, 피복두께를 변수로 겹침이음실험을 진행하여 이에따른 실험 결과를 기술하였다.

제 6장에는 실험 결과를 통해 나노소재 혼입에 따른 부착강도를 평가하였다.

제 7장에는 본 연구에서 수행된 실험을 통해 최종 결론을 기술하였다.