3D 프린팅 시멘트계 재료의 유변학적 물성과 요구 성능에 관한 문헌 조사

Abstract

3D 프린팅 시공기술은 주로 거푸집 없이 시멘트계 재료를 적층하여 생산하는 방식을 활용한다. 3D 프린팅 시멘트계 재료는굳지 않은 상태에서 이송성, 토출성, 적층성 관련 성능이 요구되기 때문에 기존 시공방식에서 사용되던 재료 물성에 대한추가적인 고려가 필요하다. 이 연구의 목적은 국내외의 3D 프린팅 시멘트계 재료의 유변학적 특성에 대한 기존 연구 사례들을비교 분석하여 3D 프린팅 시멘트계 재료의 요구 성능과 유변학적 물성과의 연관성을 조사하는 것이다. 3D 프린팅 시멘트계재료의 점성, 항복응력, 틱소트로피에 대한 실험을 진행했던 이전 연구 사례들의 장비, 실험 및 평가 방식, 사용한 혼화제특징을 기준으로 분류하여 조사하였다. 본 연구에서는 3D 프린팅 재료의 요구 성능을 정성적으로 유변학적 물성과의 연관성을나타내었다. 이 연구의 결과로부터 점성은 주로 이송성과 관련이 있고 시간에 따른 항복응력의 변화, 틱소트로피는 3D 프린팅시멘트계 재료의 적층 성능과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

3D printing techniques have been recently adopted in the construction industry. It mainly utilizes additive manufacturing which is the fabrication process depositing successive layers of materials without any formworks. Conventional cementitious materials may not be directly applicable to 3D printing because 3D printable cementitious materials is required to satisfy such characteristics as pumpability, extrudability, and buildability in a fresh state. This study aimed to investigate rheological properties and required performances of 3D printable cementitious materials, by reviewing existing studies. Test methods and equipments, evaluation results and characteristics of mixture additives were compared. Based on reviews of existing studies, this study indicates that the viscosity is mainly relevant to the pumpability of 3D printable materials whereas the yield stress and thixotropy are important in securing buildability of the materials.