실리카로 코팅된 탄소섬유 보강 모르타르 복합재의 역학적 특성에 미치는 영향

본 연구는 시멘트 매트릭스 내에서 탄소섬유의 접착성능을 향상하기 위해 수산화칼슘과 반응시켜 칼슘실리케이트 수화물(calcium silicate hydrate, C-S-H)을 생성함에 따라 탄소섬유의 표면에 실리카로 코팅하는 방법을 제시하였다. 이를 활용한 실리카로 코팅된 탄소섬유 보강 모르타르(carbon fiber reinforced mortar, CFRM) 복합재와 코팅되지 않은 CFRM 복합재의 실리카퓸의 치환 여부 및 섬유혼입률 변화에 따른 역학적 특성을 비교, 분석하였다. 또한, 강도시험 후 섬유와 시멘트 매트릭스 사이의 계면결합상태는 SEM 및 FR-IR을 통해 관찰하였다. CFRM 복합재와 보통 모르타르에 대해 흐름성능, 휨 및 압축강도 시험을 각각 수행하였다. 이때 실리카퓸의 사용량은 5 wt%이고, 섬유혼입률은 0.5~2.0 vol% 까지 0.5 vol%씩 변화를 주었다. 그 결과, 섬유의 코팅 여부와 상관없이 CFRM 복합재의 흐름 값과 압축강도는 보통 모르타르에 비해 섬유혼입률이 증가할수록 점차 감소함을 보였다. 한편, CFRM 복합재의 휨강도는 실리카퓸이 치환되지 않고 2 vol%의 섬유를 혼입한 CFRM 복합재를 제외하고는 섬유혼입률이 증가할수록 휨강도가 증가함을 확인하였다. 특히 CCS5-2.0 시편인 실리카퓸이 5 wt% 치환되고 2 vol%의 섬유를 동시 혼입한 실리카로 코팅된 CFRM 복합재가 가장 높은 휨강도를 보였다. 따라서 본 연구에서 제조된 CCS5-2.0 시편이 가장 우수한 휨강도를 가짐을 확인하였으며, 이러한 방법이 휨강도의 증진에 아주 효과적임을 알 수 있었다.