KR101741135B1 - 3ｄ ｘ-선 ｃｔ를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법 - Google Patents

3ｄ ｘ-선 ｃｔ를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법 Download PDF

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홍근태
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Abstract

본 발명은 3D X-선 CT를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법에 관한 것으로서, FeCl3를 활용하여 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법, 및 이러한 코팅된 고흡수율 폴리머를 이용하여, 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 정량화하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 고밀도 흡착재료가 코팅된 고흡수율 폴리머를 사용함으로써, 3D X-선 CT 촬영시 이를 함유한 시멘트계 재료 내부에 존재하는 고흡수율 폴리머와 공극에 대한 정확한 구분으로 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화 분석을 가능하게 할 수 있다.

Description

3Ｄ Ｘ-선 ＣＴ를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법{ANALYTIC METHOD FOR DETECTING BEHAVIOR AND QUANTIFICATION OF SUPERABSORBENT POLYMER WITHIN CEMENT-BASED MATERIAL USING 3D X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY}
본 발명은 3D X-선 CT(computed tomography)를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법에 관한 것이다.
3D X-선 CT는 측정하고자 하는 구성 물질의 X선 감쇄량 및 방사선 투과성에 따라 영상을 만들어내는 방법으로서, 3D X-선 CT는 비파괴적인 방법으로 시편 내부의 변화를 확인할 수 있는 기법이다. 이러한 비파괴적인 방법으로 사용되는 X-선 CT 장비의 구성은 의학용으로 사용되고 있는 단층촬영기와 달리 시편을 올려둔 스테이지가 360°로 회전하면서 모든 방향에 대한 정보를 수집한다. 명확한 X-선 CT 이미지를 얻기 위해 몇 가지 인자를 고려해야 한다. X-선 방출기의 관전압이 높을수록 X선 투과력이 증가하게 되고 이에 따라 투과 가능 깊이가 증가한다. 즉, 시편의 두께가 넓어질수록 높은 관전압으로 촬영을 진행한다. X-선 방출기의 관전류가 높을수록 X선 방출량이 증가하면서 영상의 대조가 높아진다. X-선 CT 이미지는 밀도에 기초하여 만들어진다. 이에 따라, 이러한 방법을 위한 3D X-선 CT 장비는 이의 이미지에서 측정하고자 하는 구성 물질의 밀도가 낮을수록 검게 나타내고, 밀도가 높을수록 희게 나타내는 것으로서, 즉 3D X-선 CT는 구성 물질의 밀도의 차이를 나타내어 이를 구별하는 것을 특징으로 하는 장비이다.
시멘트계 재료 내부에 존재하는 고흡수율 폴리머(superabsorbent polymer)에 대한 분석은 일반적으로 3D X-선 CT를 이용하여 진행되고 있다.
그러나, 고흡수율 폴리머가 첨가된 시멘트계 재료 내부에 존재하는 공극, 물 그리고 고흡수율 폴리머에 대한 밀도 차이가 크지 않아 3D X-선 CT 촬영 결과에서 이 3가지 상에 대한 명확히 구분이 되지 않는 문제점이 있다. 이에 따라, 시멘트계 재료 내부에 존재하는 고흡수율 폴리머의 정확한 거동과 정량화 분석을 위해서는 고흡수율 폴리머와 공극을 정확히 구분할 수 있는 기법이 요구되고 있다.
당해 분야의 종래 기술은 하기와 같다.
대한민국 등록특허 제10-1446171호(특허권자: 한국건설기술연구원 등)는 X선 CT 영상을 이용한 시멘트 기반 재료의 기포간격계수 측정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 콘크리트, 몰탈 등과 같은 시멘트를 포함하는 재료의 기포간격계수(Paste-Void Spacing Factor)를 측정함에 있어서, X선 CT 장치에 의해 시멘트 기반 재료의 시편으로부터 입수한 영상을 이용하여 시멘트 기반 재료의 기포간격계수를 측정하는 방법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 공개특허번호 제2012-0091676호(출원인: 한국건설기술연구원)는 Ｘ선 회절분석을 이용한 염화물량 측정방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 시멘트 페이스트 분말을 채취하는 분말채취단계; 시멘트 페이스트 분말에 대한 X선 회절분석에 의해 고정염화물량을 산출하는 고정염화물량 산출단계; 고정염화물량으로부터 자유염화물량을 산출하는 자유염화물량 산출단계;를 포함하는 X선 회절분석을 이용한 염화물량 측정방법을 제시함으로써, X선 회절분석 방식에 의해 직접 고정염화물량을 측정할 수 있도록 하여, 간편하게 콘크리트 구조물 내부의 철근부식 위험도 및 내구성능을 평가하여 구조물의 수명을 예측할 수 있도록 한다.
그러나 당해 분야에는 3D X-선 CT를 활용하여, 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 용이하게 측정하고 정량화하는 방법에 대해서는 아직까지 개시된 바가 없다.
본 발명은 기존의 3D X-선 CT를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화 분석의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 고밀도 흡착재료를 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법 및 이에 따라 얻어진 고흡수율 폴리머를 이용한 3D X-선 CT를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화 분석 방법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 FeCl3를 활용하여 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이러한 코팅된 고흡수율 폴리머를 이용하여, 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 정량화하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고밀도 흡착재료가 코팅된 고흡수율 폴리머를 사용함으로써, 3D X-선 CT 촬영시 이를 함유한 시멘트계 재료 내부에 존재하는 고흡수율 폴리머와 공극에 대한 정확한 구분으로 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화 분석을 가능하게 할 수 있다.
도 1a는 FeCl3 코팅되지 않은 고흡수율 폴리머 첨가된 시편의 3D X-선 CT 촬영 이미지이다.
도 1b는 실시예 1에서 제조된 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머 첨가된 시편의 3D X-선 CT 촬영 이미지이다.
이하에서, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 양태는 3D X-선 CT를 활용한 시멘트계 재료내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화 분석을 위한 고밀도 흡착재료를 이용한 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 FeCl3과 증류수를 혼합하여 FeCl3 수용액을 제조하는 단계(단계 1);
완전히 건조된 상태 또는 실질적으로 완전히 건조된 상태의 고흡수율 폴리머를 상기 FeCl3 수용액에 함침시키는 단계(단계 2);
상기 FeCl3 수용액에서 채를 이용하여 함침된 고흡수율 폴리머를 걸러내어 함침된 고흡수율 폴리머를 수득하는 단계(단계 3); 및
함침된 고흡수율 폴리머를 건조시켜 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 수득하는 단계(단계 4)를 포함하는, 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법을 제공한다.
단계 1에서는 고밀도 흡착재료로서 FeCl3을 증류수와 혼합하여 FeCl3 수용액을 제조한다.
FeCl3은 본 발명에서 사용되는 고밀도 흡착재료로서, 고흡수율 폴리머에 코팅되어 3D X-선 CT로 촬영시 시멘트 내의 공극과 상이한 이미지를 제공하기 위해 사용되는 물질이다. 이는 통상적인 공급업체로부터 용이하게 입수 가능한 순도 99.99% 이상의 것으로서, 무수 등급이고, 공기에 대해 약 5.61의 증기 밀도(vapor density)를 갖는 물질이다.
이러한 FeCl3은 수용액 상태로 사용되는데, 이 때, FeCl3 수용액의 농도는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%가 바람직하게, 0.07 중량%가 더욱 바람직하다. 수용액의 농도가 상기 범위를 초과할 경우, 이후에 고흡수율 폴리머에 FeCl3 수용액을 코팅 시에, 고흡수율 폴리머가 물을 흡수하는 고유의 특성이 사라질 수 있으며, 상기 범위 미만인 경우, 고밀도 흡착재료의 코팅의 효과를 얻지 못할 수 있다.
단계 2에서는 이렇게 얻어진 상기 FeCl3 수용액에 완전히 건조된 상태 또는 실질적으로 건조된 상태의 고흡수율 폴리머를 함침시킨다. 이러한 함침을 통하여 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부 상에 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3이 흡착할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 고흡수율 폴리머는 고흡수율 폴리머는 일반적으로 가교결합을 통해 연결된 폴리머들 사이에 Na+와 같은 이온 분자들이 붙어 있는 형태로, 이 때에 Na+와 같은 이온 분자들이 물을 끌어당기며 가교 결합을 통해 연결된 사슬이 물을 가두는 틀을 형성하게 되며, 이러한 원리로 고흡수율 폴리머가 물과 만나 팽창을 일으키는 역할을 하는 물질이다. 상기 고흡수율 폴리머는 당해 분야에서 사용 가능한 모든 고흡수율 폴리머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아크릴산을 기반으로 하고 이의 겉보기 밀도가 0.6 내지 0.7 g/㎤이고, 평균 직경이 약 0.6 mm인 고흡수율 폴리머를 사용할 수 있다.
본 발명에서 "실질적으로 건조된 상태"라 함은 고흡수율 폴리머에 대한 수분의 함량이 5% 이하, 바람직하게 1% 이하인 것을 의미하는 것이며, 완전히 건조된 상태는 고흡수율 폴리머에 대한 수분의 함량이 매우 적은 0.1% 이하의 것을 의미하는 것으로서, 둘 모두 수분의 함량이 0% 임을 의미하는 것은 아니다[상기 내용은 당소에서 의미로 작성한 것으로서 이에 대해 검토하여 주시기 바랍니다.]
이러한 건조된 상태의 고흡수율 폴리머는 오븐 상에 적절한 시간 동안 건조시키거나, 건조제를 통해 건조하여 얻어질 수 있다.
고밀도 흡착재료 수용액, 즉 FeCl3 수용액은 순수한 물에 비해 이온이 많고, 고흡수율 폴리머의 흡수율은 이온이 많을수록 낮아지기 때문에 고흡수율 폴리머의 종류 및 특성에 따라 적정 시간 동안 포화시켜야 한다. 이에 따라, 이러한 건조된 상태의 고흡수율 폴리머는 상기 단계 1에서 제조된 FeCl3 수용액에 적절한 시간 동안 함침된다. 바람직하게는, 12 내지 36 시간 동안 함침시키고, 더욱 바람직하게는 24시간 동안 함침시킬 수 있다. 상기 시간 범위 미만 동안 함침하는 경우, 고흡수율 폴리머에 FeCl3이 흡착되는 양이 적을 수 있으며, 상기 시간 범위를 초과하는 경우, 장시간 함침에 대한 추가적인 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.
단계 3에서는 상기 단계 2에서 얻어진 고흡수율 폴리머가 함침된 FeCl3 수용액에서 조밀한 채를 이용하여 함침된 고흡수율 폴리머를 걸러내어 수용액만을 제거하고 함침된 고흡수율 폴리머를 수득한다.
상기 단계에서 사용될 수 있는 조밀한 채는 고흡수율 폴리머의 평균 직경을 기초로 하여 통상적으로 선택될 수 있으며, 조밀한 채의 한 메시의 크기는 고흡수율 폴리머의 직경 보다 작아야 하며, 이에 대해서는 구체적으로 한정하지 않는다.
보다 높은 수율의 채질을 위해서는 천천히 걸러내며, 이는 본 단계에서 사용되는 고흡수율 폴리머의 양, 및 평균 직경, 등에 따라 당업자에 의해 적절하게 조절될 수 있다.
마지막으로, 단계 4에서는 함침된 고흡수율 폴리머를 건조시켜 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 수득한다.
건조시 유의사항은 고흡수율 폴리머의 특성이 변하지 않는 적정온도에서 압력을 가해지지 않는 환경조건에서 건조한다는 점에 있다. FeCl3의 농도가 높아질수록 3D X-선 CT 촬영 이미지에서 확실한 구분이 가능하지만, 고흡수율 폴리머의 본래 기능인 용액을 흡수하는 특성을 잃어버리기 때문에 적정량의 고밀도 흡착재료를 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부에 코팅하는 것이 중요하다.
상기 단계에서 고흡수율 폴리머의 특성 변화를 최소화하면서 고흡수율 폴리머 표면 및 내부에 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3가 잘 코팅될 수 있도록 하기 위해서, 건조는 20 내지 40℃에서 10 내지 30 시간 동안 수행되어야 하고, 바람직하게 약 30℃에서 24시간 동안 수행되어야 한다. 상기 건조 온도 범위 미만인 경우에는 건조 시간이 과도하게 길게 소요되며, 충분히 건조되지 못할 수 있으며, 상기 건조 온도 범위를 초과하는 경우에는, 과도한 열로 인해 고흡수율 폴리머의 고유의 특성이 변화될 수 있는 단점이 있다. 이러한 건조는 야외에서 수행되거나, 상기 온도로 설정된 건조기에서 수행될 수 있다.
단계 4에서 얻어진 것은 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부에 고밀도 흡착재료인 FeCl3 가 코팅된 물질로서, 코팅된 FeCl3의 고밀도 특성으로 인하여 3D X-선 CT의 이미지 촬영시 밀도의 현저한 차이로 인해 공극과 명확하게 구별되는 특징을 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 정령화하는 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 시멘트, 물 및 모래와 혼합하여 모르타르를 제작하는 단계(단계 1');
제작된 모르타르를 몰드에 타설하고, 표준 양생을 실시하여 모르타르 시편을 제작하는 단계(단계 2');
모르타르 시편에 균열 유발시키는 단계(단계 3');
3D X-선 CT 장비를 이용하여 균열 유발된 모르타르 시편을 건조/습윤 상태에서 촬영하여 이미지를 수득하는 단계(단계 4');
상기 이미지로부터 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화하는 단계(단계 5')를 포함하는, 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 정량화하는 방법을 제공한다.
단계 1'에서는 본 발명의 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 시멘트, 물 및 모래와 혼합하여 모르타르를 제작한다.
본 단계는 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 함유한 통상적인 모르타르를 제작하기 위한 것이다. 이를 제작하기 위해서는 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 시멘트, 물 및 모래를 다양한 순서로 혼합할 수 있다. 일 예로, 믹서기에서 먼저 시멘트와 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 혼합, 및 저속으로 교반하고, 여기에 물(배합수)을 첨가하고 저속으로 혼합 및 교반하고, 모래(표준사)를 첨가하고 저속으로 혼합 및 교반한다. 이때 배합비는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 비율로 조정할 수 있으며, 이에 대해서는 당업자에 의해 적의 선택될 수 있는 바, 구체적으로 한정하지 않는다. FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 시멘트, 및 모래가 충분히 물을 흡수할 수 있도록 수분의 증발을 방지하면서 정치시킨다. 정치 후 고속으로 교반하여 모르타르를 제작한다. 상기 모르타르의 제작시 교반 속도 및 시간, 등은 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 속도 및 시간을 이용할 수 있으며, 이에 대해서는 본 발명에서는 특별히 기술하지 않는다.
단계 2'에서는 상기 단계에서 제작된 모르타르를 몰드에 타설하고, 표준 양생을 실시하여 모르타르 시편을 제작한다. 표준 양생은 약 20℃의 온도 및 100%의 상대 습도에서 이루어지는 것으로서, 사용되는 모르타르에 따라 다양하게 양생을 수행할 수 있다. 이때 재령은 약 28일 간 수행될 수 있으며, 측정하고자 하는 조건에 따라 다양하게 조절할 수 있다.
단계 3'에서는 모르타르 시편에 균열 유발시킨다.
본 단계에서는 임의적으로 모르타르 시편에 균열을 유발시킬 수 있다. 이 때, 당해 분양서 균열을 유발시키기 위한 특정 장비, 예를 들어 MTS 810 장비를 이용하여 시편에 균열을 유발시킬 수 있으며, 에폭시 및 아크릴 파이프를 이용하여 균열폭을 제어할 수 있다.
단계 4'에서는 3D X-선 CT 장비를 이용하여 균열 유발된 모르타르 시편을 건조/습윤 상태에서 촬영하여 이미지를 수득한다. 여기서 사용되는 3D X-선 CT 장비는 당해 분야에서 사용될 수 있는 모든 장비를 사용할 수 있으며, 일 예로 독일 Bruker 사의 Skyscan 1172를 사용할 수 있다. 이는 상기 단계에서 제작된 시편을 제조업체의 설명서에 따라 3D X-선 CT 장비로 촬영하여 이미지를 수득하게 되는데, 이는 시편의 건조 상태 및/또는 습윤 상태에서 촬영이 가능하다. 여기서 얻어진 이미지는 그레이 스케일이다.
마지막으로, 단계 5'에서는 상기 이미지로부터 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화한다. 상기 단계 4'에서 얻어진 이미지는 기술한 바와 같이 그레이 스케일로 얻어지는데, 이를 X-선 CT 장비 또는 이에 연결된 컴퓨터 프로그램을 이용하여 칼라 스케일로 변환시킨 후, 이의 이미지를 비교 분석함으로써 고흡수율 폴리머의 거동을 분석하고 정량화할 수 있다.
본 발명의 고흡수율 폴리머는 상술된 바와 같이 표면 및 내부에 고밀도 흡착재료가 코팅되어 있는 바, 코팅된 고흡수율 폴리머의 밀도가 공극에 비해 상대적으로 높아지기 때문에 X-선 CT 이미지에서 공극과 고흡수율 폴리머가 명확하게 구별될 수 있다.
도 1b는 본 발명에서 제조된 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머 첨가된 시편의 3D X-선 CT 촬영 이미지로서, 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3이 코팅된 고흡수율 폴리머를 사용하는 경우에는 고흡수율 폴리머가 공극과 뚜렷히 구분되는 색으로 나타나는 바, 고흡수율 폴리머와 공극을 명확하기 구분할 수 있고, 이에 따라 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 이를 정량화할 수 있다.
반면, 비교예로서, 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3이 코팅되지 않은 고흡수율 폴리머를 사용하는 경우(도 1a 참조), 이미지 상에서 고흡수율 폴리머는 시멘트 모르타르 시편 내부에 존재하는 공극과 같은 색으로 나타남을 알 수 있으며, 이에 따라, 고흡수율 폴리머와 공극 간에 구분되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법
본 실시예에서 고밀도 흡착재료로 일반적으로 시판되는 순도 99.99% 이상의 FeCl3을 사용하였다. 상기 FeCl3는 무수 등급이고, 5.61의 증기 밀도(공기에 대한)를 갖는 것이다.
본 실시예에서 고흡수율 폴리머로서 폴리아크릴산을 기반으로 한 것으로서, 이의 겉보기 밀도가 0.6 내지 0.7 g/㎤이고, 평균 직경이 약 0.6 mm인 고흡수율 폴리머를 사용하였다.
증류수에 FeCl3를 첨가하고 혼합하여 0.07 중량% 농도의 FeCl3 수용액을 제조하였다. 상기 FeCl3 수용액에 완전히 건조 상태의 고흡수율 폴리머를 24시간 동안 함침시켰다. 여기에서 수용액만을 제거하기 위해 조밀한 채를 이용하여 함침된 고흡수율 폴리머만을 걸러내었다. 걸러내어진 함침된 고흡수율 폴리머를 30℃의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 수득하였다.
< 실험예 1> 시멘트계 재료내 고흡수율 폴리머의 거동 측정하고 정량화 방법
모르타르 시편을 제작하기 하루 전에 모든 재료들을 20℃에서 안정화시켰다.
시멘트와 건조된 상태의 실시예 1에서 제조된 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 믹서기를 이용하여 140 rpm의 저속으로 60초 동안 혼합하였다. 여기에 배합수를 첨가하고 140 rpm의 저속으로 30초 동안 혼합하고, 모래(표준사)를 첨가하고 140 rpm의 저속으로 30초 동안 혼합하였다. 15초 동안 믹서기의 보울 안쪽면에 붙어 있는 모르타르를 보울의 아래쪽으로 긁어내었다. 수분의 증발을 방지한 채로 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머, 시멘트 및 모래가 충분히 수분을 흡수할 수 있도록 하기 위해 믹서기 정지 후 보울의 윗면을 플라스틱 시트로 덮고 75초간 유지시켰다. 플라스틱 시트를 벗겨낸 후 1분간 285 rpm의 고속으로 혼합하여 모르타르를 제작하였다. 제작된 모르타르를 지름 9 mm, 높이 10 mm의 아크릴 몰드에 타설하고, 재령 28일 간 온도 20℃ 및 상대 습도 100%에서 표준 양생을 실시하였다.
MTS 810 장비를 통해 모르타르 시편에 균열을 유발시키고, 에폭시 및 아크릴 파이프를 통해 균열 폭을 제어하였다. 3D X-선 CT 장비(독일 Bruker 사의 Skyscan 1172)를 이용하여 상기 제작된 시편을 건조/습윤 상태로 촬영하였다.
비교를 위하여, 실시예 1에서 제조된 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머 대신에 FeCl3 코팅되지 않은 고흡수율 폴리머를 이용하여 모르타르 시편을 제조하였으며, 동일한 방식으로 3D X-선 CT 촬영하였다.
촬영된 이미지를 명확히 구분하기 위해 그레이 스케일(gray scale)로 촬영된 이미지를 칼라 스케일로 변환시켰다.
도 1a는 FeCl3 코팅되지 않은 고흡수율 폴리머 첨가된 시편의 3D X-선 CT 촬영 이미지이며, 도 1b는 실시예 1에서 제조된 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머 첨가된 시편의 3D X-선 CT 촬영 이미지이다.
도 1a를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3이 코팅되지 않은 고흡수율 폴리머를 사용하는 경우, 이미지 상에서 고흡수율 폴리머는 시멘트 모르타르 시편 내부에 존재하는 공극과 같은 색으로 나타남을 알 수 있으며, 이에 따라, 고흡수율 폴리머와 공극 간에 구분되지 않는다.
반면, 도 1b를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 고밀도 흡착재료, 즉 FeCl3이 코팅된 고흡수율 폴리머를 사용하는 경우에는 고흡수율 폴리머가 공극과 뚜렷히 구분되는 색으로 나타나는 바, 고흡수율 폴리머와 공극을 명확하기 구분할 수 있고, 이에 따라 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 이를 정량화할 수 있다.

Claims (6)

  1. FeCl3과 증류수를 혼합하여 FeCl3 수용액을 제조하는 단계(단계 1);
    완전히 건조된 상태 또는 실질적으로 건조된 상태의 고흡수율 폴리머를 상기 FeCl3 수용액에 함침시키는 단계(단계 2);
    상기 FeCl3 수용액에서 채를 이용하여 함침된 고흡수율 폴리머를 걸러내어 함침된 고흡수율 폴리머를 수득하는 단계(단계 3); 및
    함침된 고흡수율 폴리머를 건조시켜 FeCl3 코팅된 고흡수율 폴리머를 수득하는 단계(단계 4)를 포함하는, 고흡수율 폴리머의 표면 및 내부를 코팅하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 1에서 FeCl3 수용액의 농도가 0.01 중량% 내지 0.1 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 2에서 12 내지 36 시간 동안 함침시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 4에서 20 내지 40℃에서 10 내지 30 시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항의 고흡수율 폴리머를 시멘트, 물 및 모래와 혼합하여 모르타르를 제작하는 단계;
    제작된 모르타르를 몰드에 타설하고, 표준 양생을 실시하여 모르타르 시편을 제작하는 단계;
    모르타르 시편에 균열 유발시키는 단계;
    3D X-선 CT 장비를 이용하여 균열 유발된 모르타르 시편을 건조/습윤 상태에서 촬영하여 이미지를 수득하는 단계;
    상기 이미지로부터 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화하는 단계를 포함하는, 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동을 측정하고 정량화하는 방법.
KR1020160027179A 2016-03-07 2016-03-07 3ｄ ｘ-선 ｃｔ를 활용한 시멘트계 재료 내 고흡수율 폴리머의 거동 및 정량화를 위한 분석 방법 KR101741135B1 (ko)

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