나노입자를 이용한 고성능 콩크리트(HPC)

전문가 제언

○ 콘크리트는 지구상에서 가장 많이 사용되는 건설자재이지만, 환경과 내구성의 양면에서 개선해야 할 점이 많다. 콘크리트의 주성분인 포틀랜드 시멘트 제조 과정에서 배출되는 CO2 양은 지구 총 배출량의 6~7%에 해당된다. 또 보통의 콘크리트는 낮은 강도와 비교적 높은 투수성 때문에 보수, 유지, 대체에 많은 비용이 들어간다. 따라서 기계적 성질이 우수하고 내구성이 높은 고성능 콘크리트(HPC)의 개발이 필요하다.

 

○ HPC의 특징은 고강도, 고내구성(우수한 내마모성, 투수성, 내식성, 내동해성), 고유동성, 내충격성, 저수축성, 낮은 재료 분리성 등이고, 용도에 따라 원하는 성질들을 조합하여 이용하므로 모든 HPC가 고강도는 아니다. 대표적 고강도 HPC로는 초고층 빌딩 건축자재로 주목받고 있는 UHPC를 들 수 있다. 최근 HPC에서 특히 강조되는 것은 가혹한 환경에서의 높은 내구성으로, 극히 낮은 투수성과 높은 전기저항을 요구한다. 매립 보강재의 갈바닉 부식을 막기 위해 전기저항이 보통 콘크리트보다 ~10배나 높게 설계한다.

 

○ Nano-SiO2, nano-TiO2, nano-Fe2O3, nano-ZnO2, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등의 나노재료를 HPC에 이용하려는 연구가 활발하다. 기존 상업용 HPC에서는 ~150㎚ 크기의 실리카퓸(silica fume)이 주로 사용된다. 나노물질은 공극구조를 치밀화하여 투수성 감소 및 높은 내마모성 개선 효과가 있고, 폴리프로필렌 섬유나 강섬유 등 다른 보강재들의 분산효과를 높이는 것으로 밝혀졌다. 그러나 나노물질 자체의 분산효율을 높이는 것도 그에 못지않게 중요하다.

 

○ 국내에서는 한국 건설기술연구원이 압축강도 200~300MPa의 K-UHPC를 개발하였고, 최근 삼성물산도 지르코니아+실리카퓸을 이용한 고유동성 UHPC(200MPa)를 개발하여 인도, 싱가포르의 초고층빌딩에 사용 예정이다. 국내의 연구는 고가의 UHPC에 치우쳐 있지만, 앞으로 범용 콘크리트를 대체할 수 있는 나노물질을 이용한 비교적 저가의 고내구성 친환경 HPC로 연구범위를 확장할 필요가 있다.

저자

F. Pacheco-Torgal, S. Miraldo, Y. Ding, J. A. Labrincha

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

38()

잡지명

Construction and Building Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

365~370

분석자

심*주

분석물

• 나노입자를 이용한 고성능 콘크리트(HPC).pdf [324,309 byte]

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