R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C078857-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 혼화재를 혼입한 콘크리트의 수화가스 발생특성과 예측 및 모델화를 통한 유해성 평가 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-08-14 ~ 2016-08-26 | |||||
| 연구책임자 | 장홍석 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
5명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 100,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 100,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 전북대학교 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001583-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 현대사회에서 건축재료로 가장 많이 사용되는 콘크리트에서 발생하는 각종 수화가스방출 특성과 그 메커니즘을 규명하고, 그 방생량을 예측 및 모델화함으로 콘크리트 제품의 환경적 기준 제시 및 국민 건강 확보에 기여하고자 함을 그 목표로 한다. 특히, 최근 그 사용량이 급격히 증가하고 있는 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 실리카흄 등의 혼화재료가 콘크리트의 수화가스 생성에 미치는 영향을 연구?분석함은 물론 실내의 수화가스 방출량, 방출기간 등을 측정하여 콘크리트 재료적 특성에 대한 재령별 가스방출 평가와 이에 대한 각종 시뮬레이션 및 예측프로그램을 통하여 시멘트 콘크리트 수화가스에 대한 종합적이고 객관적인 예측과 모델을 제시하는데 연구의 목적이 있으며 아래와 같이 기존의 연구개발과 차별성을 담고 있다. [최종목표] 본 연구의 최종 목표는 혼화재료를 혼입한 콘크리트의 수화과정에서 방출되는 가스의 특성 분석 및 메커니즘 규명과 그 분석 데이터를 컴퓨터 및 소프트웨어공학과 연계하여 실제적인 가스방출 예측과 모델화 개발 등을 통한 종합적 평가이다. 특히, 이러한 평가 결과 및 예측모델을 바탕으로 콘크리트 수화가스의 인체에 대한 영향을 재료화학 및 병리학적 자료를 근거로 유해성 실태 평가를 통하여 콘크리트 제품에 대한 환경적 기준을 제시함과 동시에 주거환경 개선과 국민 건강 확보에 기여하고자 한다. - 콘크리트 수화가스 분석 프로세서 적립과 분석 - 각종 혼화재료의 재료혼입별, 재령별 가스종류 및 발생량 평가 - 다양한 변수와 수화가스 발생특성 관계 S/W 적용 및 예측모델 도출 - 재료화학 및 병리학적 자료를 통한 예측모델의 유해성 실태 평가 본 연구의 1차 목표는 다양한 시멘트콘크리트 수화가스의 특성과 메커니즘 규명으로 수화가스 분석 프로세서 적립과 이를 기본으로 한 각종 혼화재료의 재료혼입별, 재령별 가스종류 및 발생량 평가를 진행하고자 한다. 즉, 관련 기술의 기본 속성에 관한 문헌연구나 물리적인 관찰을 토대로 실험적인 연구를 통하여 기술을 정립하여 응용연구개발로 전환하고자 하는 순수이론 단계 (TRL 1 단계)와 순수 아이디어에서 응용연구로 나아가는 기술적 응용개념 형성 단계 (TRL 2단계)에 해당한다. 본 연구의 2차 목표는 1차 분석 데이터를 바탕으로 시멘트 콘크리트의 다양한 변수와 수화가스 발생특성 관계 S/W 적용 및 예측모델 도출과 재료화학 및 병리학적 유해성 실태 평가를 진행하고자 한다. 즉, 해석적 연구와 실험적 연구를 통한 개별 요소의 기능 및 특성을 정립하며, 실험실 환경에서 테스트용 샘플의 성능 및 신뢰성 평가 단계 (TRL 3단계 ~ 4단계)에 해당한다. [연구내용 및 범위] 1단계 다양한 시멘트콘크리트 수화가스의 특성과 메커니즘 규명으로 수화가스 분석 프로세서 적립과 이를 기본으로 한 각종 혼화재료의 재료혼입별, 재령별 가스종류 및 발생량 평가 - 검지관법, 인도페놀법, 네슬러시약법, 이온전극법 등의 NH3 측정방법 비교 - SPME, Head Space, 테플론 백, TD-GC/MS 등의 VOCs 측정방법 비교 - 각 재료의 원소분석(EA), XRD, XRF, SEM, GC/MS 분석 - 각종 배합 조건변화에 따른 발생가스의 특성분석 - 양생조건 및 방법의 변화에 따른 특성분석 - pH 변화에 따른 각종 이온 측정 - 0~250℃ 분포에 따른 VOCs 휘발가스 분석 - 각종 혼화재료(고로슬래그미분말, 플라이애시, 실리카 흄)에 따른 시멘트 모르타르 및 콘크리트의 재령별 수화가스 발생량 측정 -실내공기질시험방법 및 대기오염공정시험을 기초로 한 분석프로세서 연구사례조사 및 문제점 파악 -가스포집방법 및 다양한 가스종류에 따른 분석 방법 사례 조사 및 적용성 평가 -시멘트 수화과정 중 발생하는 NH3 분석에 가장 적합한 방법 선별 -GC/MS를 활용한 시멘트 수화과정 중의 VOCs 분석 프로세서 정착 -혼화재료를 혼입한 콘크리트의 수화가스 발생 메커니즘규명을 위한 합리적 분석방법의 정립 -각종 혼화재료(고로슬래그미분말, 플라이애시, 실리카 흄)에 따른 시멘트 모르타르 및 콘크리트의 재령별 수화가스 발생량 측정 2단계 1단계 분석 데이터를 바탕으로 시멘트 콘크리트의 다양한 변수와 수화가스 발생특성 관계 S/W 적용 및 예측모델 도출과 재료화학 및 병리학적 유해성 실태 평가 - 콘크리트 재료의 혼화재료의 종류, 혼화재료의 혼입률, 물/시멘트 비, 재령일, 양생조건 등의 다양한 변수에 따른 수화가스 발생량의 관계를 분리 분석 - MATLAP 프로그램 등을 활용하여 다양한 변수에 따른 수화가스 발생 정확도 평가 및 예측모델에 적용 - 재료화학 및 병리학적 이론적 자료를 바탕으로 최종 결과물에 대한 유해성 평가 -콘크리트 재료의 혼화재료의 종류, 혼화재료의 혼입률, 물/시멘트 비, 재령일, 양생조건 등의 다양한 변수에 따른 수화가스 발생량의 관계를 분리 분석 -다양한 Algorithm 적용을 통한 혼화재료의 혼입과 수화가스 발생의 상관관계 및 정확성 판단 및 결과도출 -Sorting 데이터를 기초로 다양한 변수에 따른 수화가스 발생 예측모델화 (환화재료 종류, 혼입률, 재령별 등 ) -재료화학 및 병리학적 자료를 통한 예측모델의 유해성 실태 평가 -임상실험 결과 값을 통한 혼화재료 종류에 따른 유해성 실태 평가 -예측 모델화의 Mock-up Test 및 최종 수정 |
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| 색인어 | 한글 | 콘크리트 수화가스 | 예측 및 모델링 | 실내공기 | 혼화재료 | 유해성 |
| 영문 | Concrete hydration gas | Prediction and Modeling | Indoor air | Admixture | Risk | |
| 최종보고서 | 수정최종보고서 배포용-장홍석.pdf | |||||