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기포제 종류에 따른 경량기포콘크리트의 기포구조 및 열적특성에 관한 실험적 연구
분야 공학 > 건축공학
저자 김진만 ( Jin Man Kim ) , 최훈국 ( Hun Gug Choi ) , 박선규 ( Sun Gyu Park )
발행기관 한국건축시공학회
간행물정보 한국건축시공학회지 (JKIBC) 2009년, 제9권 제4호, 63~73쪽(총11쪽)
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국문초록
최근 건설생산현장에서는 경제가 성장함과 동시에 사회적으로 급격하게 증가하는 건축물의 수요를 충족시키기 위해서 표준화, 대량 생산화가 가능한 건식 공법이 각광을 받고 있다. 이러한 현실에 부응하여 에너지 절감효과 및 공사기간 단축, 다양한 형태로 적용이 가능하고 경제성을 가지는 샌드위치 패널이 많이 사용되고 있다. 샌드위치 패널의 형태는 양면 도장 강판 사이에 유기계 및 무기계 단열재를 합성한 복합 자재이다. 유기계 단열재는 PUR(Poly-uretane foam) 및 EPS(Expanded poly-stylene foam) 등이 사용되며, 무기계 단열재는 Glass wool 및 Mineral wool 등이 사용된다. 유기계 단열재는 화재 시 불이 잘 붙어 대피할 수 있는 시간 부족과 유독가스의 발생으로 인명피해가 크게 발생할 수 있지만, 무기계보다 가격이 싸서 유기계 재료를 사용한 샌드위치 패널이 많이 사용되고 있다. 반면, 무기계 단열재중 경량기포콘크리트는 단열성과 내화성, 경량성 등이 뛰어나기 때문에 샌드위치 패널에 적용하여 유기계의 단점을 해결하기 위한 많은 연구가 수행되어져 왔다. 단열성 및 내화성, 경량성이 뛰어난 경량기포콘크리트는 기포제를 활용하여 시멘트 경화체 내에 다량의 공극을 발생시켜 제조한 것으로서 역학적 특성은 사용되는 기포제와 발포제의 종류에 따라 많은 영향을 받게 된다. 기포제는 계면활성작용에 의해 물리적으로 기포를 도입하는 것으로써 공기량은 최고 85%까지 생성될 수 있으며, 크게 계면활성 제계, 가수분해 단백질계로 구분될 수 있다. 계면활성제계 기포제는 수용액 상에서 기포시키면 안정되고, 점성이 높은 기포가 생기지만 시멘트 슬러리와 혼합 시 안정성이 저하되어 서로 연속된 형태의 기포를 형성한다. 가수분해 단백질계 기포제는 계면 활성제계 기포제와는 달리 시멘트 슬러리와 혼합 시 안정되고 서로 독립적인 형태의 기포를 형성하게 된다. 발포제는 금속분말이 알칼리 용액과 접촉하여 수소가스를 발생시키는 원리를 이용하는 것으로써 현재 Autoclaved Light-Weight Concrete(ALC)의 제조에 사용되고 있다. 이와 같이 경량기포콘크리트 제조에 사용되는 기포제 및 발포제는 특성이 각기 다르기 때문에 내부 공극이 변화되고 이에 따라 경량기포콘크리트의 물리적, 단열특성이 변화될 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 기포제와 발포제를 사용한 경량기포콘크리트를 샌드위치 패널의 내부 단열재로 활용하는 기초적자료를 제공하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 즉, 경량기포콘크리트를 제조하는데 가장 일반적으로 사용하고 있는 기포제 및 발포제를 대상으로 하여 각각의 첨가량에 따른 경량기포콘크리트의 기포구조 및 열적특성을 검토함으로써 경량기포콘크리트의 높은 단열성능을 확보하기 위한 최적조건을 제시하기 위한 실험·실증적 연구를 수행하였다.
 
 
영문초록
Recently, the use of lightweight panels in building structures has been increasing. Of the various lightweight panel types, styrofoam sandwich panels are inexpensive and are excellent in terms of their insulation capacity and their constructability. However, sandwich panels that include organic material are quite vulnerable to fire, and thus can numerous casualties in the event of a fire due to the lack of time to vacate and their emission of poisonous gas. On the other hand, lightweight foamed concrete is excellent, both in terms of its insulation ability and its fire resistance, due to its inner pores. The properties of lightweight concrete is influenced by foaming agent type. Accordingly, this study investigates the insulation properties by foaming agent type, to evaluate the possibility of using light-weight foamed concrete instead of styrene foam. Our research found thatnon-heating zone temperature of lightweight foamed concrete using AP (Aluminum Powder) and FP (animal protein foaming agent) are lower than that of light-weight foamed concrete using AES (alkyl ether lactic acid ester). Lightweight foamed concrete using AES and FP satisfied fire performance requirements of two hours at a foam ratio 50, 100. Lightweight foamed concrete using AP satisfied fire performance requirements of two hours at AP ratio 0.1, 0.15. The insulation properties were better in closed pore foamed concrete by made AP, FP than with open pore foamed concrete made using AES.
 
 
경량기포콘크리트, 계면활성제, 동물성기포제, 알루미늄 파우더, 단열특성, Light-Weight foamed concrete, AES, FP, AP, Insulation Property
 
 
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