Physical Properties of Polymer Impregnated Concrete Prepared using Microwave Radiation

Microwave Radiation을 이용하여 제조된 고분자 함침 콘크리트의 물리적 특성

Polymer Impregnated Concrete (PIC) prepared from Ordinary Portland Cement Concrete (OPC) has excellent mechanical properties as well as physico-chemical properties. For the manufacturing of PIC, drying process of basis concrete (precast concrete), impregnation process with evacuation system and ultrasonic vibration system, polymerization process of monomers are essential. Modified microwave reactor using magnetron was used for polymerization of styrene/MMA (1 : 1) impregnated in pore volume of basis concrete. From the experimental results, the degree of polymerization increased up to 30% and more homogeneous PIC was prepared as compared to the conventional thermal method. Also the mechanical strengths increased more than 400% ($800{\sim}1200kg_f/cm^2$) and the resistance for corrosion to acids was improved up to 25%. AIBN and BPO as initiators for polymerization were used at the concentration less than 1%. Optimum conditions for polymerization were obtained at the frequency of microwave of 400 W and 2450 MHz, and optimum reaction temperature was $120^{\circ}C$ at an atmospheric pressure.

고분자함침콘크리트(PIC)는 물리화학적 물성뿐만 아니라 기계적 강도가 우수한 재료로서 성형된 일반 콘크리트를 변조하여 제조한다. PIC 제조공정은 성형된 공시체의 건조, 단량체의 함침, 중합공정으로 구성된다. PIC 제조공정 중 고분자 중합공정은 지금까지 주로 열 및 수중중합방법을 사용하여 콘크리트 내부의 온도구배가 크고 라디칼 생성이 억제되어 불균일한 중합을 초래하였다. 본 연구에서는 마이크로파를 이용한 중합 반응기를 제작하여 스티렌/메틸메타아크릴레이트(MMA) 1 : 1의 혼합물을 단량체로 사용한 PIC 제조의 중합공정에 사용하였다. 그 결과 열중합보다 매우 균일한 PIC를 제조할 수 있었으며, 30% 이상 중합도가 증가하였고, 공시체보다 기계적 압축강도는 600% ($800{\sim}1200kg_f/cm^2$)까지 증가하였으며, 내산성은 20% 이상 증가하였다. 또한 개시제는 1% 이하로 사용할 수 있었고 중합의 최적 조건은 400 W, 2450 MHz의 radiation 조사로 최적 온도는 $120^{\circ}C$였다.