콘크리트 초기 균열 제어를 위한 특수 가공된 셀룰로오스섬유의 적용에 관한 연구

콘크리트의 구조성능저하와 파괴의 원인은 콘크리트에 발생하는 미세균열의 형성과 관계가 있다. 일반적으로 콘크리트는 경화 초기 수화열과 수분의 이동이 발생하며 이와 같은 열과 수분의 이동이 구속되었을 때 인장응력이 발생하여 균열이 형성된다. 이러한 균열은 콘크리트의 투수성을 증가시키고 이로 인한 다양한 형태의 파괴를 촉진시켜 콘크리트 구조물 본래의 기능을 상실하게 한다. 따라서 균열의 억제와 안정은 콘크리트 구조물의 내구성능 증대 등 사용년수증대에 필수적이라 할 수 있다. 콘크리트에 발생하는 균열을 감소시키는 방법중의 하나가 콘크리트의 보강재료로서 단섬유를 사용하는 것인데, 섬유의 첨가는 섬유가 콘크리트 내에서 균열의 발생 및 진행을 억제하고 균열의 폭을 상당히 줄일 수 있는 장점이 있어 국내∙외에서 널리 사용되고 있다. 현재 콘크리트 보강섬유로서 초기 균열제어 효과가 있어 널리 사용되고 있는 섬유는 폴리프로필렌섬유인데, 이 섬유는 콘크리트 내에서 수축에 의한 균열의 감소효과가 있는 것으로 알려져 왔다(원종필(1999), Zollo(1990)). 그러나 콘크리트보강재료로서 폴리프로필렌섬유는 섬유표면에 친수성이 없어 경화초기 시멘트 매트릭스와의 부착력 낮고 탄성계수 값이 작은 단점을 가지고 있다. 물론 보통 콘크리트보다는 균열을 상당히 감소시키는 장점이 있지만, 큰 균열보다는 많은 미세균열을 발생시켜 내구성 측면에서는 여러가지 문제점을 일으킬 수 있는 단점을 가지고 있다. 콘크리트 보강재료로서 특수 가공 처리된 셀룰로오스섬유(이하 특수 셀룰로오스섬유라 한다)는 비교적 높은 탄성계수와 시멘트풀과의 높은 부착강도를 가지고 있으며, 섬유의 유효직경 또한 시멘트 입자 크기에 비해 작아 콘크리트 내에서 발생하는 미세균열을 억제하고 안정화하여 콘크리트의 역학적 성질을 증대시킨다.