타이어 폐기물을 활용한 무시멘트 섬유보강 슬래그 복합체의 인장성능 향상 연구

Enhancement of Tensile Performance of Cementless Fiber-Reinforced Slag Composites Incorporating Recycled Tire Powder

본 연구는 재활용 폐타이어 분말(Recycled Tire Powder, RTP)을 혼입한 무시멘트 섬유 보강 슬래그 복합체의 인장성능을 평가하였다. 연구의 목적은 산업부산물인 슬래그와 폐기물인 타이어를 재활용하여 지속가능성을 높이는 동시에, 재료의 연성 및 균열 제어 성능을 향상시키는 데 있다. 잔골재인 규사의 부피를 0%에서 80%까지 5단계로 RTP로 치환하여 배합을 설계하였다. Dog-bone 형태의 인장 시편을 제작하여 28일 기건 양생 후 직접인장실험을 수행하였으며, 디지털 이미지 상관분석(DIC) 기법을 통해 균열 양상을 정량적으로 분석하였다. 실험 결과, RTP 혼입률이 증가할수록 매트릭스 약화 및 가교 효과로 인해 다수의 미세균열이 유도되고 균열 폭이 효과적으로 제어되었다. 특히 RTP를 60% 혼입했을 때, 8.25 MPa의 인장강도와 8.16%의 높은 변형률을 기록하며 최적의 인장성능을 나타내었다. 이는 RTP가 고연성의 친환경 건설재료 개발에 핵심적인 역할을 할 수 있음을 시사한다.

This study investigates the tensile performance of cementless fiber-reinforced slag composites incorporating recycled tire powder (RTP). The primary objective is to enhance the ductility and crack-control capabilities of the material while promoting sustainability by using industrial by-products (slag) and waste materials (tires). RTP is used to replace the fine aggregate (silica sand) by volume in five increments from 0% to 80%. Dog-bone-shaped specimens are fabricated and subjected to direct tensile testing after 28 days of air curing. Crack patterns are analyzed using Digital Image Correlation (DIC). The results indicate that increasing the RTP content leads to a higher number of microcracks and more effective crack width control, which is attributed to the matrix-weakening and crack-bridging effects of the RTP particles. RTP content of 60% was found optimal and significantly enhancing the tensile performance, achieving a tensile strength of 8.25 MPa and strain capacity of 8.16%. This demonstrates the potential of RTP for creating highly ductile, durable, and eco-friendly construction materials.