다공성 나노실리카 입자(MSNs)와 PVA 섬유를 혼입한 모르타르의 내화성능에 관한 연구

Abstract

최근 5년간 국내에서 발생한 화재 중 60% 이상은 건축·건설물에서 발생하고 있다. 빌딩 건설에는 다양한 재료가 사용된다. 이 중에서 콘크리트는 다른 재료와 비교했을 때 열전도율이 낮고 열확산 계수가 낮은 내화재료로 인식되어왔다. 하지만 빌딩에 화재가 발생하게 되면 고온을 받은 콘크리트는 밀도가 낮아지고 다공질로 되며, 크고 작은 균열이 일어나게 되어 흡수성이 증대되고 중성화속도가 빨라져 내구성이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 건축·건설물에서의 화재 시 구조물의 내화성능을 향상 시키기 위하여 시멘트 모르타르에 다공성 나노실리카(MSNs)에 입자가 결합된 형태의 분말과 PVA 섬유를 혼입하여 20~1100℃의 저온~고온 영역에 노출 시켰을 때 잔존압축강도 및 중량변화율을 측정하여 내화성능 변화 여부를 알아보고자 연구를 진행하였다. 연구 결과, 시멘트 모르타르의 내화성능 향상에 나노실리카와 PVA 섬유를 같이 혼입한 경우 내화성능 향상에 기여는 없는 것으로 나타났다. 반면, 28일 재령의 경우, 각각 나노실리카를 0.5% 혼입하는 경우와 PVA 섬유를 0.1vol% 혼입하는 경우 가장 양호한 향상 실험결과를 나타내어 내화성능에 유리한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 나노입자를 이용한 콘크리트 내화성능과 관련된 연구에 도움이 될 것으로 판단된다.