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강좌 > 기술정보자료실 > 방수재료실험방법론
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제 13 장 폴리머 시멘트 모르타르의 열팽창계수 시험


1. 개 요

모든 재료는 그 사용되어지는 환경, 즉, 빛, 온도, 바람, 물 등에 의해 큰 영향을 받게 되며 이에 따른 구체적인 대안이 있어야 한다. 눈에 보이지 않는 미세한 것이 엄청난 효과를 가져오게 되는 것이다. 이러한 자연 환경 중에서도 열에 대한 재료의 특성, 움직임은 매우 중요한다. 대부분의 재료는 그양에 관계없이 어느정도의 팽창하는 성질을 가지고 있다. 현재 우리나라의 상당부분이 콘크리트 구조물로 구성되어 있다. 철근과 콘크리트의 적절한 조화로 인해 많은 건축기술이 발달하고 있으나, 다른 두 재료가 함께 만나서 효용을 극대화 시키기 위해서는 어느 현상에 대한 반응이 적절히 조화를 이루어야 한다. 이러한 것중 열에 대한 팽창계수는 굉장히 중요한 의미를 가진다. 실제로 철근과 콘크리트는 열팽창계수가 거의 같다. 만약 열팽창계수가 다르다면 콘크리트의 박락, 균열 등으로 인해 사용되어질 수 없을 것이다. 이는 철근과 콘크리트 뿐만이 아닌 재료와 재료가 만나느 모든 관계에서 적용되는 것이다. 보수재/방수재, 피막재 등 모든 재료는 함께 상호작용을 일으키게 되어 이러한 열팽창계수의 사용되는 곳과의 일치성은 매우 중요한 것이다. 따라서 이를 확인하고 적용성을 판단할 수 있는 시험이 필요한 것이다.


2. 시험 목적

특정 재료의 열에 대한 팽창계수를 시험을 통해 확인하여 사용되어질 타 재료와의 관계를 파악한다. 이를 바탕으로 시험 재료의 사용 적정성 및 효과를 예상한다.

3. 시험 방법

3.1 시험기 및 장치

3.1.1 시험기
시험기는 JIS A 1129(모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험 방법)에 규정의 콘텍트 게이지 및 게이지 프래그를 표준으로 한다.
3.1.2 시험조 및 가열장치
시험조는 시험체를 침적시키는데 필요한 크기의 항온수조를 사용하는 것을 표준으로한다. 적당한 용기를 대신 사용할 경우는 승온 속도를 제어 할 수 있는 몰입형 히터 등으로 대용하는 것이 가능하다.

3.2 시험체 제작

JIS A 1171(실험실에 있어서 폴리머 시멘트 모르타르 만드는 방법)에 의해 폴리머 시멘트 모르타르를 만들어 치수 10×10×40㎝를 성형한다. 이때 타설면을 평평하게 하여 게이지 플러그를 250㎜ 간격으로 묻는다. 성형 후, 온도 20±2℃의 수중에서 5일간 및 온도 20±2℃, 습도 60±10% 21일간 양생한 시험체로 한다. 또한 시험체의 개수는 3개 이상으로 한다.(본 실험실에서는 몰드의 크기를 4×4×16㎝로 하여 시험한다.)

3.3 시험 방법

3.3.1 기장의 측정
양생후의 시험체를 온도 20±2℃에 해당하는 시험조의 수중에 2일간 침적시킨 후, 콘크리트 게이지를 사용하여 1/100㎜ 단위로 기장을 측정한다.
3.3.2 가열 중의 길이 변화 측정
시험조에 시험체를 침적 후 수온을 승온시켜, 20℃ 증가할 때마다 그 온도를 유지하면서 1.5시간 방치하여, 각 온도에 있어서 길이를 콘택트 게이지를 사용하여 1/100㎜단위로 측정한다.

3.3.3 결과의 계산
(1) 각 측정온도에 있어서 열팽창 길이변화를 차식에 의해 계산하여 유효수자 3(소수점 3자리)자리로 정리한다.


<그림 3.3.1> 열팽창길이변화 - 수온의 관계

L =

l - lg

lg


여기서, l : 열팽창 길이변화
lg : 기장
l : 각 측정 온도에 있어서 길이(㎜)


(2) <그림 3.3.1>과 같이 열팽창 길이변화 - 수온의 관계를 작도하여 그 점을 직선으로 연결하여, 그 구배를 차식에 의하여 계산하여 유효수자 3(소수점 3자리)자리로 정리하여 열팽계수를 구한다.
α = X / t
여기서, α : 열팽창계수(/℃)
t : 온도차(℃)
X : t의 온도 범위에 있어서 열팽창 계수의 차
ex) 폴리머 시멘트 모르타르의 열팽창 계수 계산식

α = X / t = 0.00075/60 = 0.0000125
∴ 12.5 × 10-6


4. 참고 및 주의 사항

(1) 열팽창 계수는 시험체를 가열할 때의 길이 변화로부터 구할 수 있지만, 건조기 등을 사용한 기건 상태로의 가열에 의한 경우에는 건조수축에 의한 길이변화의 영향이 있기 때문에 본 시험 방법에 있어서는 수중에서의 가열에 의한 방법을 채용한다. 또한 가열온도가 현저히 높을 경우에는 폴리머 시멘트 모르타르의 가열에 의한 길이 변화의 거동은 상온부근에 있어서 그것과 다르게 나타날 것이 예상되기 때문에 시험시의 최대가열온도는 80℃정도로 하는 것이 적당하다.
(2) 본 시험에서는 수중에서의 가열에 의한 방법이므로 수중양생 장치를 이용하여 사용하는데, 이때 다이얼 게이지는 작은 충격에도 굉장히 민감하기 때문에 덮개로 스티로폼을 사용하며, 사람의 접근을 제한하여 최대한 오류의 원인을 제거한다.

 
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