재활용 콘크리트(재활용 콘크리트 골재로 제조)의 내식성에 대한 유리 섬유의 영향은 재료 과학 및 토목 공학 분야에서 중요한 관심 주제입니다. 재활용 콘크리트는 환경 및 자원 재활용 측면에서 이점을 제공하지만, 기계적 특성과 내구성(예: 내식성)은 기존 콘크리트보다 종종 떨어집니다. 유리 섬유는보강재, 물리적 및 화학적 메커니즘을 통해 재활용 콘크리트의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 자세한 분석은 다음과 같습니다.
1. 속성 및 기능유리섬유
무기 비금속 재료인 유리 섬유는 다음과 같은 특성을 보입니다.
높은 인장 강도: 콘크리트의 낮은 인장 강도를 보완합니다.
부식 저항성: 화학적 공격(예: 염화물 이온, 황산염)에 대한 저항성이 있습니다.
강화 및 균열 저항성**: 미세균열을 연결하여 균열 확산을 지연시키고 투과성을 줄입니다.
2. 재활용 콘크리트의 내구성 단점
표면에 다공성 잔류 시멘트 페이스트가 있는 재활용 골재의 경우 다음과 같은 문제가 발생합니다.
약한 계면 전이대(ITZ): 재활용 골재와 새로운 시멘트 페이스트 사이의 결합이 불량하여 투과성 경로가 생성됩니다.
낮은 불투과성: 부식성 물질(예: Cl⁻, SO₄²⁻)이 쉽게 침투하여 강철 부식이나 팽창적 손상을 유발합니다.
동결-융해 저항성이 낮음: 기공 내 얼음 팽창으로 인해 균열과 박리가 발생합니다.
3. 유리섬유의 침식 저항성 향상 메커니즘
(1) 물리적 장벽 효과
균열 억제: 균일하게 분산된 섬유가 미세균열을 연결하여 균열의 성장을 막고 침식 물질의 이동 경로를 줄입니다.
향상된 밀도: 섬유가 기공을 채워 기공률을 낮추고 유해 물질의 확산을 늦춥니다.
(2) 화학적 안정성
알칼리 저항성 유리 섬유(예: AR-유리): 표면 처리된 섬유는 알칼리도가 높은 환경에서도 안정성을 유지하여 분해를 방지합니다.
인터페이스 강화: 강력한 섬유-매트릭스 결합으로 ITZ의 결함을 최소화하여 국부적인 침식 위험을 줄입니다.
(3) 특정 침식 유형에 대한 저항성
염화물 이온 저항성: 균열 형성이 감소하면 Cl⁻의 침투가 느려지고 강철 부식이 지연됩니다.
황산염 공격 저항성: 억제된 균열 성장은 황산염 결정화 및 팽창으로 인한 손상을 완화합니다.
동결-융해 내구성: 섬유의 유연성이 얼음 형성으로 인한 응력을 흡수하여 표면 박리를 최소화합니다.
4. 주요 영향 요인
섬유질 투여량: 최적 범위는 0.5%~2%(부피 기준)입니다. 섬유질이 너무 많으면 뭉치고 밀도가 떨어집니다.
섬유 길이 및 분산: 섬유가 길수록(12~24mm) 강인성은 향상되지만 균일한 분포가 필요합니다.
재활용 골재의 품질: 물 흡수율이 높거나 잔류 모르타르 함량이 높으면 섬유-매트릭스 결합이 약해집니다.
5. 연구 결과 및 실제 결론
긍정적 효과: 대부분의 연구에서는 적절한유리섬유유리섬유를 첨가하면 불투수성, 내염소성, 내황산염성이 크게 향상됩니다. 예를 들어, 유리섬유 1%를 첨가하면 염화물 확산 계수를 20~30%까지 줄일 수 있습니다.
장기 성능: 알칼리성 환경에서 섬유의 내구성은 매우 중요합니다. 알칼리 내성 코팅이나 하이브리드 섬유(예: 폴리프로필렌)를 사용하면 섬유의 수명이 향상됩니다.
제한 사항: 품질이 좋지 않은 재활용 골재(예: 높은 다공성, 불순물)는 섬유의 이점을 감소시킬 수 있습니다.
6. 응용 프로그램 권장 사항
적합한 시나리오: 해양 환경, 염분이 많은 토양 또는 내구성이 높은 재활용 콘크리트가 필요한 구조물.
혼합 최적화: 섬유 투여량, 재활용 골재 대체 비율, 첨가제(예: 실리카 퓸)와의 상승효과를 테스트합니다.
품질 관리: 혼합하는 동안 뭉침을 방지하기 위해 섬유가 균일하게 분산되도록 합니다.
요약
유리섬유는 물리적 강화 및 화학적 안정화를 통해 재활용 콘크리트의 내식성을 향상시킵니다. 그 효과는 섬유 종류, 사용량, 그리고 재활용 골재의 품질에 따라 달라집니다. 향후 연구는 대규모 엔지니어링 적용을 용이하게 하기 위한 장기적인 내구성과 비용 효율적인 생산 방법에 중점을 두어야 합니다.
게시 시간: 2025년 2월 28일
