J. Korea Inst. Build. Const., Vol. 15, No. 6
http://dx.doi.org/10.5345/JKIBC.2015.15.6.579
www.jkibc.org
마이크로캡슐을 함유한 폴리머 코팅제의 콘크리트 표면균열 자기치유시스템
Self Healing System for Concrete Surface Crack using Polymer based Coating Agent Incorporating Microencapsulated Healing Agent
신 기 수
11)유 병 철
1,2왕 소 용
1박 기 봉
1*Shin, Ki-Su
1Ryu, Byung-Chul
1,2Wang, Xiao-Yong
1Park, Ki-Bong
1*Department of Architectural Engineering, Kangwon National University, ChunCheon, Kangwondo, 200-700, Korea
1Korea Conformity Laboratories, 17-22, Cheomdangwagi-ro 208beon-gil, Buk-gu, Gwangju, 500-480, Korea
2Abstract
In this paper, microencapsulated healing agent was embedded in the polymer matrix to obtain self healing properties.
Microencapsulation of methacrylate using polyurea-formaldehyde as a shell material and studied the effect of agitation rate on capsule characteristics such as size, shell thickness, and surface morphology. The formation of microcapsules was confirmed by FTIR and TGA, and capsule characteristics were studied by optical microscopy and SEM. The self-healing effect was evaluated using permeability measurements and further confirmed by surface analytical tools including optical microscope. According to the experimental results, the microencapsulated healing system has the self-heaing ability for artificial cracks.
Keywords : self healing, microencapsule, polymer matrix, healing agent, permeability
1. 서 론
다양한 열화요인에 의해 발생한 콘크리트 표면에서의 미 세균열은 열화인자의 빠른 침투 통로가 되어 균열의 진전을 촉진하고, 콘크리트 내부의 철근을 부식시켜 콘크리트 구조 물의 내구성능을 저하시킨다. 이러한 콘크리트 표면의 미세 균열을 제어하기 위한 방법으로 현재 표면도장공법이 적용 되고 있다. 그러나 표면도장공법은 외부 인자에 의한 파손으 로부터 각종 열화인자를 효과적으로 차단하지 못하는 단점 이 있으며 또한 파손된 균열부위지점을 쉽게 파악하지 못하 는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 현재 콘크리
Received : July 10, 2015
Revision received : September 21, 2015 Accepted : October 26, 2015
* Corresponding author : Park, Ki-Bong
[Tel: 82-33-250-6225, E-mail: [email protected]]
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트에 발생한 균열을 스스로 치유하는 자기치유시스템에 관 한 연구가 다수 진행되고 있다[1,2,3,4,5]. 콘크리트 균열에 대한 자기치유 연구는 미수화시멘트가 균열 내 수분의 침투 에 따른 재수화를 통해 에트린가이트 및 탄산칼슘을 생성하 여 균열을 충전하는 자연치유 현상에서 시작한다[5]. 특히 고강도콘크리트의 사용이 보편화 되어가고 있는 현재에는 콘크리트 중에 다량의 미수화시멘트가 존재하여 자연치유에 의한 균열충전이 더욱 더 기대된다. 한편, 단순히 균열부의 수동적인 거동을 취급하는 것뿐만 아니라 사전에 콘크리트 배합에 있어 인위적으로 팽창성 혼화재[6,7] 플라이애시 [8,9] 및 박테리아[10] 등을 첨가함으로서 자기치유효과를 얻고자 하는 연구가 진행되고 있다. 한편 자기치유성을 재료 에 부여하는 또 다른 방법은 자기치유제를 함유한 마이크로 캡슐 첨가에 의한 자기치유방법이다[11,12,13,14,15] 마이 크로캡슐에 의한 자기치유 연구는 주로 폴리머 및 합성재료 분야에서 진행되어 왔으며[13,14,15,16], 최근 콘크리트의 균열부의 자기치유에 적용되고 있다[17,18]. 마이크로캡슐
Self Healing System for Concrete Surface Crack using Polymer based Coating Agent Incorporating Microencapsulated Healing Agent
에 의한 자기치유방법은 코어 물질로서 중합성 단량체를 내 부에 함유한 마이크로캡슐을 제조하여 콘크리트 내부에 분 산시키는 방법이다. 콘크리트에 균열 발생 시 미세캡슐이 파 괴되어 단량체가 균열면 사이로 흘러나와 균열에 스며든 단량 체가 촉매에 의해 중합반응이 진행되고 균열부가 치유되는 개 념이다. 그러나 이러한 방법들은 고분자매트릭스에 촉매를 사 용함으로서 경제성 문제가 야기되고, 촉매의 균일분산 과정이 요구되므로 공정이 복잡해진다. 또한, 촉매의 혼입량 및 분산 정도에 따라 생성되는 물질의 물성치가 일정하지 않다는 단점 이 있으며 장기 보관 시 촉매의 변질 가능성 등의 제한이 많 다. 따라서 본 연구는 촉매를 사용하지 않고 햇빛에 의해 반응 할 수 있는 자기치유제를 개발하고 이를 마이크로캡슐화 하여 콘크리트의 표면균열에 대한 자기치유시스템을 제안하고자 한다. 즉, 메타크릴레이트(methacrylate)를 코어물질로 하 고 폴리 우레아포름알데히드 (poly urea- formaldehyde)를 캡슐막 구성물질로 하는 미세캡슐을 고분자 매트릭스 안에 첨 가하여 콘크리트 표면에 코팅함으로서 콘크리트 표면에 미세 균열이 형성되고 전파될 때, 균열이 전파되는 위치에 있는 캡 슐이 파괴되어 단량체가 균열면 사이로 흘러나오게 되고, 균 열에 스며든 단량체가 햇빛에 의해 중합반응을 일으켜 균열이 자기치유 되는 현상을 고찰한다. 본 연구에서는 고분자 매트 릭스와 콘크리트 표면간의 부착력을 확인하기 위해 표면보호 재의 성능평가를 실시하였고 광학형광현미경을 통해 자기치 유성능을 확인하였으며, 자기치유표면처리시스템의 성능을 평가하기 위해 현미경 관찰 및 흡수, 투수시험을 수행하였다.
2. 마이크로캡슐에 의한 자기치유시스템
자기치유시스템의 구조 및 균열시 마이크로캡슐에 의한 자기치유의 개념은 Figure 1과 같다. 콘크리트 표면위에 고 분자매트릭스를 프라이머 겸 중도재로 사용하고 여기에 자 기치유제를 함유한 마이크로캡슐을 혼입한 구조이다. 또한 맨 윗층에는 상도재를 도포하여 2중 코팅구조로 설계하였 다. 콘크리트에 균열이 발생하면 마이크로캡슐을 혼입한 고 분자매트릭스의 파손에 따라 캡슐내의 자기치유제가 흘러나 와 햇빛에 의해 중합반응을 일으켜 실록산(siloxane) 구조 를 형성하여 균열부위를 충전하게 된다.
2.1 고분자 매트릭스
고분자매트릭스는 콘크리트 내부에 침투하고 코팅재와의
부착력이 확보되어야한다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 와 고분자매트릭스와의 화학적 계면부착을 고려하여 폴리 디메틸실록산(poly dimethylsiloxane; PDMS)을 주 성분 으로 하는 실리콘 오일(ShinEtsu사 KF-54)과 테트라에틸 오쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS)를 합성 하였다. 지속적인 자기치유력을 가지는 PDMS와 이와 연속 적인 실록산 체인(-Si-O-)의 형성으로 안정성을 가지는 TEOS를 반응시켰으며 점도를 조절하기 위해 아이소프로판 올(isopropanol)과 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 을 조용매로 사용하였다. TEOS와 실리콘 오일의 합성 순서 는 Figure 2와 같다.
Figure 1. Microencapsulation self-healing concept
Figure 2. Manufacturing process of polymer matrix
합성 결과를 알아보기 위한 FT-IR의 분석결과는 Figure 3과 같다. Figure 3에서 합성물질(고분자매트릭스) 특성피 크 800~760cm-1의 Si-C, 1130~1090cm-1의 Si-Φ, 1040~1020 cm-1의 Si-OH를 확인하였다.
Figure 3. FT-IR of TEOS-Si oil
2.2 자기치유제
자기치유제는 햇빛에 의해 경화되는 광반응성 자기치유재 로 메타크릴레이트계(methacrylate-type)에서 실록산 체 인의 양 단에 메타크릴레이트기를 가진 MAT-PDMS를 사 용하였다. MAT-PDMS에 벤조인이소뷰틸 에테르(benzoin isobutyl ether; 광개시제)를 첨가하여 Figure 4와 같이 라 디칼 반응을 통해 중합시켰다. 실록산 메타크릴레이트와 광 개시제는 질량비 98:2로 혼합하였으며, 30분 정도 와류하 여 사용하였다. MAT-PDMS의 광중합을 확인하기 위하여 FT-IR 분광분석을 이용하였고, FT-IR을 측정하기 위해서 MAT-PDMS를 브롬화칼륨(KBr) 기판위에 도포하여 광조 사기(제논램프)를 사용하여 광조사 하였다. 중합 전환률은 투과법에 의해 수행하였으며, 카보닐기(C=O)에 기인하는 흡수띠(1734cm-1) 면적을 기준으로 하여 탄소-탄소(C=C) 이중결합의 흡수띠(1637cm-1)의 면적 감소를 측정하여 계 산하였다. Figure 5와 같이 기준 피크인 카보닐기 피크에 대하여 탄소의 이중결합 피크의 크기가 감소하는 것으로부 터 광중합이 진행되는 것을 확인하였으며, 광조사 시간에 따 른 전환률을 구하였다. 전환률은 식 (1)과 같으며, Figure 6는 MAT-PDMS의 전환률을 나타낸다. 11분 광조사 시간 동안 약 96%의 전환율을 나타냈다.
Conversion rate
÷ exp ÷ exp
× --- (1)Figure 5. Xe light of MAT-PDMS by FT-IR
Figure 6. Xe light conversion rate of MAT-PDMS
2.3 마이크로캡슐화 공정
일반적으로 마이크로캡슐화의 화학적 방법에서는 막구성 물질로서 우레아 포름알데히드(urea-formaldehyde) 및
Self Healing System for Concrete Surface Crack using Polymer based Coating Agent Incorporating Microencapsulated Healing Agent
멜라닌 포름알데히드(melamine-formaldehyde) 수지가 알려져 있다. 멜라닌 포름알데히드 수지는 우레아 포름알데 히드 수지에 비하여 부스러기의 생성이 적다는 장점이 있으 나, 중합반응이 두 단계로 진행되어, 한 단계로 진행되는 우 레아 포름알데히드 수지방법에 비하여 공정이 복잡하다. 따 라서 본 연구에서는 우레아 포름알데히드 수지를 막구성 물 질로 채택하였다. in-situ 중합법, 즉 코어물질의 내측 또는 외측의 한쪽에서부터 단량체가 공급되어 계면상에서 중합반 응이 일어나는 방식을 취하였다. 먼저 교반에 의하여 코어물 질의 에멀전이 형성되고, 이 에멀전이 계면활성제에 의하여 안정된 상태에서 에멀전 표면이 캡슐막으로 덮이게 된다. 캡 슐막의 생성과정에서는 먼저 우레아와 포름알데하이드가 반 응하여 메틸올 화합물이 생성되고, 메틸올 간의 축합반응에 의하여 우레아 포름알데히드가 생성되어 캡슐막을 이루게 된다. 미세캡슐화에 사용한 공정을 Figure 7에 나타낸다.
실온에서 100mL비커에 2.5wt% EMA 수용액 3.333mL와 증류수 13.333mL를 혼합하였다. 비커를 수욕(water bath) 에 놓고 디지털 믹서를 사용하여 1600∼2000rpm 으로 교 반속도를 조정하였다. 우레아, 암모늄클로라이드, 레조시놀 (resorcinol)을 혼합하여 용해시킨 후 10wt%의 NaOH 수 용액과 10wt%의 HCl 수용액을 사용하여 용액의 pH를 3.5 로 조절하였다. 여기에 37wt%의 포름알데히이드 수용액을 혼합하여 포름알데히드:우레아의 몰비가 1:1.9가 되도록 하였다. 수용액의 온도를 55℃까지 약 30분간 천천히 상승 시킨 후 실온으로 냉각한 후 여과하여 캡슐을 제조하였다.
마이크로캡슐화의 증명을 위해 FT-IR 분석을 실시하였 다. Figure 8은 우레아 포름알데히드 수지(UF resin), 미세 캡슐, 페닐아세테이트의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다. (a) 는 우레아 포름알데히드의 스펙트럼을 나타내며, 3730∼
3030㎝-1에서 N-H 및 O-H 의 피크, 1642㎝-1에서 C=O 의 피크, 1559㎝-1에서 C-N 의 신축진동 피크가 관찰되었 다. (c)는 페닐아세테이트의 스펙트럼을 나타내며, 3065, 3045㎝-1에서 방향족 C-H의 피크, 1715㎝-1에서 메타크 릴레이트 C=O 의 신축진동 피크, 1633㎝-1에서 메타크릴 레이트 C=C 신축진동 피크가 관찰되었다. (b)의 미세캡슐의 스펙트럼에서는 (a) 및 (c)의 주요피크가 모두 관찰됨으로써 페닐아세테이트의 미세캡슐화가 성공적으로 진행되었음을 확인할 수 있었다.
Figure 9는 캡슐의 열적 특성과 투수성을 나타낸다.
TGA(Thermogravimetry analysis)를 이용하여 온도 상승
에 따른 마이크로캡슐의 무게 감소를 측정함으로서 캡슐의 열적 저항성을 조사하였다. 온도에 따른 질량변화량은 캡슐 내에 존재하는 자기치유제가 온도가 상승함에 따라 외벽을 통해 빠져나가는 정도(permeability of repairing agent) 정도를 파악하며, 이는 형성된 캡슐 외벽의 밀도와 직접적으 로 연관성이 있다. 또한 온도가 상승함에 따라 자기치유제의 증기압이 증가하여 캡슐 내부의 압력이 증가하고 동시에 캡 슐자체는 약화되어 캡슐표면이 파괴되는 현상이 관찰되며 무게가 급격히 감소하는 온도를 관찰 할 수 있었다. (a)의 우레아 포름알데히드 수지는 210-280℃ 부근에서 급격한 질량감소를 보였다. (b)의 미세캡슐의 열분석도에서는 (a)와 (c)의 특징을 모두 나타내는 2단계 질량감소가 관찰되어, IR 분석에서의 결론을 뒷받침하였다.
또한 마이크로캡슐이 코팅과 같이 얇은 막을 이루어 기능 을 발휘해야 할 경우 캡슐의 크기가 자기치유 능력에 커다란 영향을 미친다. 본 연구에서는 캡슐크기를 조절하기 위해 교 반속도를 조절하였다. 그 결과 평균캡슐 직경은 Figure 10 과 같이 교반속도가 높을수록 작아지는 경향을 보였으며, 교 반속도가 증가할수록 캡슐막 두께는 Figure 11와 같이 감소 하는 것을 알 수 있다. 또한 교반속도가 클수록 캡슐 직경분 포는 Figure 12과 같이 좁아지는 경향을 나타내었다. 그 결 과 교반속도를 달리하여 코팅막에 적합한 캡슐크기 70㎛이 하로 조절하였다. Figure 13은 광반응성 마이크로캡슐 사진 을 나타낸다.
Figure 7. Microencapsulation process of MAT-PDMS
Figure 8. Infrared absorption spectrum of (a) UF resin, (b) microcapsule and (c) phenyl acetate
Figure 9. TGA of (a) UF resin, (b) microcapsule and (c) phenyl acetate
Figure 10. Relation between average diameter of microcapsule and agitation speed
obtained at various agitation rates
Figure 12. Relation between average diameter distribution of microcapsule and agitation speed
Figure 13. Microcapsule
Self Healing System for Concrete Surface Crack using Polymer based Coating Agent Incorporating Microencapsulated Healing Agent
3. 자기치유 표면처리 시스템 성능평가
3.1 자기치유 성능확인
크랙 발생 후 자기치유제의 자기치유 성능을 확인하기 위 해 1200rpm의 조건에 교반시킨 마이크로 캡슐을 적용하였 다. Figure 14와 같이 CRC(cellulose fiber reinforced cement board)보드 위에 자기치유제를 코팅 한 후, 표면에 커터날로 0.1mm 크랙을 발생시켰다. 광학 형광 현미경을 통한 크랙 부위의 자기치유 현상을 보다 쉽게 확인하기 위해 캡슐내에 형광 물질인 methyl cinnamete를 1wt% 첨가하 였다. Figure 15 (a)는 CRC 보드의 크랙면에 자기치유제가 흘러나오는 모습을 촬영한 것이며 Figure 15 (b)는 크랙 발 생 부위의 자기치유 현상을 보여주는 사진이다. 크랙이 생성 되지 않은 부분은 푸른색의 형광이 발생되지 않았지만 크랙 이 생성된 부분은 푸른색의 강한 형광을 나타내어 자기치유 제가 균열을 메워준 것을 확인할 수 있었다.
Figure 14. Cracking on the CRC board
Figure 15. Photography of Self healing on the crack
3.2 부착강도 시험
고분자 매트릭스와 콘크리트 표면간의 부착강도를 확인하 기 위해 KS F 4936의 의거하여 부착강도 실험을 실시하였 다. 시험체용 밑판에 자기치유시스템을 기포가 없도록 균일 하게 도포한 후 규정된 양생조건하에서 7일간 양생한 후 열
화조건(촉진내후성, 온냉반복시험, 내알칼리성, 내염수성 시험후)에 노출시킨 후 실험을 실시하였다.
실험결과는 표 1과 같다. 모든 시험체가 품질기준인 1.0N/mm2을 만족하는 결과를 나타내고 있다. 표준양생뿐 만아니라 촉진내후성, 온냉반복, 내알칼리성, 내염수성 시 험후에도 기준에 부합하는 부착강도를 나타내고 있으며, 이 로써 콘크리트 표면과의 부착력은 우수한 성능을 가지고 있 다고 판단하였다.
Figure 16. Bond strength test
Test Test result Quality standard
Standard curing 2.1 >1.0
Promotion
weathering test 2.0 >1.0
Hot-cold repeat 12.0 >1.0
Alkali resistance 1.9 >1.0
Salt water
resistance 1.8 >1.0
Table 1. Result of bond strength test
3.3 내흡수시험
KS F 4930과 KS F 2609에 의거하여 내흡수 성능 시험 을 실시하였다. 보통 포틀랜드 시멘트와 표준사를 1:2.45 (질량비)로 혼합한 후 플로우 값이 110mm가 되도록 한 시 험체를 제작한다. 모르타르를 타설한 후 즉시 온도 20±
3℃. 습도 80% 이상의 습기함에서 48시간 양생 후 탈형하여 19일간 습기함 속에서 양생을 실시하였다. 이후 온도 20±
3℃, 습도 50±10%의 표준 상태에서 7일간 보존한 후 내흡 수 시험을 실시하였다. Φ100×30mm의 시험편 밑판에 고 분자 매트릭스 및 1200rpm의 조건으로 교반시킨 자기치유
하고 방수재가 완전히 경화한 후 KS F 2609의 절차로 시험 을 실시하였다. 자기치유시스템을 적용한 시험체는 도포면 에 컷터날로 길이 6cm의 균등한 크랙을 가하고, 일광하에 4시간 동안 방치하여 자기치유제의 광반응을 유도한 후 크 랙이 발생하지 않은 시험체와 비교하였고 Figure 16, 17에 각각 그 결과를 나타냈다. 시간에 따른 물 흡수량을 24시간 동안 확인하였고, 물이 흡수되는 경향을 세밀히 파악하기 위 해 0, 10, 20, 30min, 1, 2, 4, 6, 24h로 나누어 진행하였 다.
Figure 17. Result of water absorption test on self healing system
Figure 18. Result of water permeaibility test
고분자매트릭스만을 도포한 4개의 시험편은 24시간 측정 결과 모두 물흡수가 이루어지지 않았다. 고분자매트릭스는 균열이 발생하지 않는 조건에서 뛰어난 내흡수성을 나타내 는 것을 확인할 수 있었다.
자기치유시스템을 적용한 시험체의 평균 흡수량은 0.304g으로 내흡수력에는 거의 변화가 없음을 확인하였다.
역학을 하는 것으로 사료된다. 크랙을 가한 후 시험체의 평 균 흡수량은 0.26g으로 전 시험체에서 약간의 질량 상승이 있었지만 그 상승폭은 매우 미미하였다. 자기치유제는 균열 에 대응하여 균열을 메워주었고, UV하에서가 아닌 일반적 인 일광조건 하에서도 광반응에 의해 치유가 진행됨을 확인 하였다.
3.4 내투수시험
수압을 가한 상태에서의 자기치유시스템의 성능을 확인하 기 위해 내투수시험을 실시하였다. 시험편은 내흡수 시험체 와 동일하게 제작하였고, 측면 밀봉재는 2계 혼합형 에폭시 수지를 사용하였다. 고분자매트릭스, 자기치유시스템, 균열 을 가한 자기치유시스템을 적용한 3가지 시험체를 제작하였 고, 내흡수 실험과 동일하게 크랙생성 후 일광하에 4시간 동 안 방치한 수 실험을 실시하였다. 실험이 종료된 직후 표면 의 물기는 젖은 타월로 닦아준 후 질량을 측정하였다.
각각의 시험체는 미처리시료(Plain)보다 우수한 성능을 나타내었고, 특히 고분자매트릭스의 투수량은 0.3~0.6g으 로 침투 발수성에 의한 낮은 투수력을 나타낸다고 판단된다.
고분자매트릭스는 콘크리트의 표면으로부터 대략 0.1mm의 깊이까지 침투할 수 있고 이로 인해 표면에 인위적인 균열을 가하였을 때도 고분자 매트릭스에 의한 발수성이 유지되는 것을 확인하였다. 또한 균열에 의한 자기치유제의 활성하로 인하여 투수성은 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
Figure 19. Result of water permeaibility test (PM:Polymer matrix, SHS:Self healing system, CSHS:cracked
SHS) 3.5 실제 균열의 모사
실제의 구조물에서와 유사한 형태의 균열에서의 자기치유능
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력을 확인하기 위하여 중앙에 철심을 넣은 40×40×160mm 의 모르타르 시험체를 제작하였다. 시험체는 제작 후 2일간 습 윤양생을 실시한 후 19일 동안 수중양생을 실시하였다. 양생 후 각각 시험체의 한쪽 면에 고분자매트릭스와 자기치유시스템 을 적용시켜 7일간 기건양생하고, Figure 19와 같이 3등분점 휨하중법에 의해 재하속도 0.5mm/min로 가하면서 시험체의 균열폭이 0.3mm이내가 되도록 조절하였다. 그 후 코팅면을 제외한 모든 면을 에폭시수지로 밀봉한 후 1일 후에 시험체를 물속에 침지한 후 시간에 따라 흡수량을 측정하였다. 1시간 동 안 침지 후 흡수량을 측정한 결과는 Figure 20과 같다. 무처리 모르타르는 11.3g, 고분자매트릭스는 3.9g 및 자기치유시스 템은 0.4g의 흡수량이 측정되었다. 고분자매트릭스는 발수성 이 강해 무처리 시험체 보다 상대적으로 흡수가 적게 나타났으 며, 자기치유 시험체는 균열이 발생하면 자기치유제가 흘러 나 와 균열면을 메워 줌으로써 물의 흡수를 막는 것을 알 수 있다.
Figure 20. Cracking on the specimens by UTM
Figure 21. Result of absorption test
4. 결 론
콘크리트 균열 대응형 자기치유시스템을 위한 본 연구결 과는 다음과 같다.
1) 시멘트 경화체에 표면 균열이 발생한 경우 자동적으로 치유되어 열화인자를 차단할 수 있도록 광반응성 자기 치유제(MAT-PDMS)를 합성하였다. 광반응성 자기치 유재는 적외석흡수스펙트럼(FT-IR)을 사용하여 기준 피크인 C=O피크에 대하여 C=C피크의 크기가 감소하 는 것으로부터 광중합이 진행됨을 확인하였다. 이때의 광중합율은 Xe light 11분 노출에 96%이고, 햇빛에서 는 20분 노출에 80%임을 확인하였다.
2) 광반응성 자기치유제를 마이크로캡슐화하는 기술을 Oil-in-water상에서 in-situ 중합법으로 개발하고, 교반속도를 변화시키면서 캡슐의 막 두께와 크기를 조 절하였다. 교반속도가 증가함에 따라 캡슐크기가 작아 짐을 확인하였고 교반속도를 달리함에 따라 코팅 막에 적합한 캡슐크기 70µm이하로 조절할 수 있음을 확인 하였다.
3) 균열에 의해 마이크로캡슐이 파괴되었을 때 자기치유 물질이 콘크리트 균열면으로 흘러나오는 현상을 형광 현미경으로 확인하였으며 캡슐에서 흘러나온 자기치 유제가 균열면을 치유하는 자기치유현상을 흡수시험 을 통해 확인하였다.
4) 추후의 연구로는 콘크리트 구조물에서 발생하는 균열 현상에 관한 다양한 자기치유 성능평가와 광반응 자기 치유성능 이외의 수반응성 자기치유시스템 개발의 연 구가 필요하다고 사료된다.
요 약
자기치유성능을 가지고 있는 자기치유제를 함유하고 있는 마이크로 캡슐을 콘크리트 표면의 고분자 매트릭스층에 적용 하였다. 메타크릴레이트를 코어물질로 하고 폴리 우레아포름 알데히드를 캡슐막 구성물질로 하는 미세캡슐을 고분자 매트 릭스 안에 첨가하여 콘크리트 표면에 코팅하였다. 콘크리트 표면에 미세균열이 형성되고 전파될 때, 균열이 전파되는 위 치에 있는 캡슐이 파괴되어 치유체가 균열면 사이로 흘러나오 게 되고, 균열에 스며든 단량체가 햇빛에 의해 중합반응을 일 으켜 균열이 자기치유 되는 현상을 고찰한다. 자기치유성능평 가는 흡수성, 투수성 실험 및 광학현미경을 통한 관찰로 확인 하였다. 결과적으로 제시된 자기치유시스템은 콘크리트 균열 부의 부분적인 복원을 위해 사용할 수 있음을 확인하였다.
투수성
Acknowledgement
This study was supported by 2014 research Grant from Kangwon National University(120140368). The author wish to thank Prof. chan-moon Chung in Department of Chemistry at Yonsei University for his assistance in preparing the microencapsule.
