그래핀 나노판 및 다중벽 탄소나노튜브를 혼입한 시멘트 페이스트의 역학적 특성 조사 및 미세구조 분석 연구

Abstract

본 연구는 그래핀 나노판(GNP)과 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)가 시멘트 페이스트의 미세구조 및 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 나노재료은 뛰어난 특성과 산업적 규모의 생산으로 알려져 있으며 시멘트 페이스트의 성능을 향상시킬 수 있는 첨가제로서 잠재력이 있다. 또한, 미세한 입자 크기와 시멘트 매트릭스와의 강한 계면 상호작용과 같은 나노재료의 고유한 특성은 시멘트 사용량을 줄이면서 역학적 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 제공한다. 본 연구는 나노재료가 역학적 특성과 내구성에 필수적인 강도에 미치는 영향을 미치는지 체계적으로 평가한다. X-ray 회절 분석(XRD)과 FE-SEM을 이용한 형태학적 분석과 같은 기법을 사용하여 시멘트 수화 및 나노소재의 분산 특성을 분석하였다. 결과는 GNP와 MWCNT가 효과적으로 분산되었을 때 시멘트 매트릭스 내에서 일관된 분산과 원소 분포를 나타냄을 보여준다. 관찰된 응집체의 부재와 균일한 분포는 나노재료의 성공적인 통합을 뒷받침하며 구조적인 능력을 보장한다. 또한, 물과 시멘트 그리고 나노재료 간의 복잡한 상호작용을 조명하면서 다양한 물-시멘트비가 나노 보강효율에 미치는 영향을 조사하였다. 이 결과는 특정 농도에서의 역학적 특성과 물-시멘트비의 현저한 향상을 강조하며 GNP와 MWCNT의 맞춤형 활용에 대한 중요한 통찰력을 제시한다. 결론적으로, 본 연구는 나노재료-시멘트 상호작용에 대한 이론적 이해에 기여할 뿐만 아니라 현대 건설 실무의 진화하는 요구에 맞춤화된 지속가능한 시멘트 기반 재료를 설계하는 데 실질적인 시사점을 제공한다.