최근 현대 건축 구조물의 경우 초고층화, 대형화됨으로써 보다 합리적이며 경제적인 구조시스템이 요구되고 있어 효율성이 우수한 높은 건설재료의 필요성이 대두되었다. 즉 구조물의 자중경감이나 부재단면 축소에 따른 유효공간의 확보와 경제적인 구조물을 축조하기 위한 방안의 일환으로 보편적인 건설재료인 콘크리트의 고품질화가 적극적으로 추진되고 있다. 특히 고강도콘크리트에 대한 높은 관심은 조기강도의 증대, 콘크리트부재의 단면감소, 건조수축 및 블리딩의 감소에 따른 공기단축, 수밀성 및 기밀성을 통한 내구성 향상 등의 공학적 특성의 개선과 경제적 절감효과라는 측면에서 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 현재 국내에서는 사무소 건축물만이 아니라 주거용 아파트 건축물도 초고층화가 이루어지고 있는 실정이며 새로운 주거형태로 초고층의 대규모 주상복합건물들이 건설되고 있다. 이러한 초고층 건축물에 보통콘크리트를 사용할 경우 건물자중의 증가로 저층부에서 기둥, 벽체와 같은 수직부재의 단면이 커지게 되고 고층부에서는 수평하중(바람, 지진 등)의 증가에 따른 수평변위가 증가하여 구조물의 안전성과 사용성에 심각한 영향을 줄 수 있으며 부재 단면의 증가로 인한 사용면적의 감소로 구조물의 경제성이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초고층 건축물의 수직 및 수평부재에 고강도콘크리트를 사용하는 경우 부재단면의 축소와 그로 인한 자중감소의 효과를 기대할 수 있고, 콘크리트의 고품질화에 따른 내구성 증진을 도모할 수 있다. 그러나 단위 시멘트량의 증가에 따라 온도응력에 의한 균열과 높은 분체량에 의한 수화열과 자기수축이 문제가 되고 있다. 선진외국에서는 수화열을 저감시키기 위한 연구가 활발히 진행되어 수화열에 관한 기초적?이론적 연구가 이루어져 왔다. 국내의 경우 최근 고강도콘크리트에 대한 관심이 증대하여 연구가 활발히 진행중이나 대부분의 경우 보통포틀랜드시멘트를 사용하여 고강도콘크리트를 제조하여 결합재의 다양성이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트 및 저열포틀랜드시멘트를 사용하였으며, 혼화재료의 변화에 따른 초고강도콘크리트의 장기적 물성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험이다. 혼화재료에 따른 강도특성을 파악하기 위해 골재의 영향을 배제한 모르터 공시체를 사용하여 시멘트 경화체의 강도 및 세공구조를 측정하여 강도발현에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 초고강도콘크리트는 다량의 결합재에서 발생하는 수화열 및 강도 특성을 파악하기 위해 축소모의부재를 제작하여 평가하였다. 이러한 기초물성 실험을 통하여 초고강도콘크리트 제조시 필요한 배합자료를 제시하는 데 연구의 목적이 있다. 본 연구는 초고강도콘크리트 제조시 다량의 분체량에 의한 수화열 억제를 위하여 저열포틀랜드시멘트를 사용하였다. 기초실험으로 강도발현과 내부조직의 분석을 목적으로 한 모르터 실험을 통해 적정 혼화재료를 평가하였다. 이를 바탕으로 초고강도콘크리트의 유동특성, 강도특성, ...
최근 현대 건축 구조물의 경우 초고층화, 대형화됨으로써 보다 합리적이며 경제적인 구조시스템이 요구되고 있어 효율성이 우수한 높은 건설재료의 필요성이 대두되었다. 즉 구조물의 자중경감이나 부재단면 축소에 따른 유효공간의 확보와 경제적인 구조물을 축조하기 위한 방안의 일환으로 보편적인 건설재료인 콘크리트의 고품질화가 적극적으로 추진되고 있다. 특히 고강도콘크리트에 대한 높은 관심은 조기강도의 증대, 콘크리트부재의 단면감소, 건조수축 및 블리딩의 감소에 따른 공기단축, 수밀성 및 기밀성을 통한 내구성 향상 등의 공학적 특성의 개선과 경제적 절감효과라는 측면에서 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 현재 국내에서는 사무소 건축물만이 아니라 주거용 아파트 건축물도 초고층화가 이루어지고 있는 실정이며 새로운 주거형태로 초고층의 대규모 주상복합건물들이 건설되고 있다. 이러한 초고층 건축물에 보통콘크리트를 사용할 경우 건물자중의 증가로 저층부에서 기둥, 벽체와 같은 수직부재의 단면이 커지게 되고 고층부에서는 수평하중(바람, 지진 등)의 증가에 따른 수평변위가 증가하여 구조물의 안전성과 사용성에 심각한 영향을 줄 수 있으며 부재 단면의 증가로 인한 사용면적의 감소로 구조물의 경제성이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초고층 건축물의 수직 및 수평부재에 고강도콘크리트를 사용하는 경우 부재단면의 축소와 그로 인한 자중감소의 효과를 기대할 수 있고, 콘크리트의 고품질화에 따른 내구성 증진을 도모할 수 있다. 그러나 단위 시멘트량의 증가에 따라 온도응력에 의한 균열과 높은 분체량에 의한 수화열과 자기수축이 문제가 되고 있다. 선진외국에서는 수화열을 저감시키기 위한 연구가 활발히 진행되어 수화열에 관한 기초적?이론적 연구가 이루어져 왔다. 국내의 경우 최근 고강도콘크리트에 대한 관심이 증대하여 연구가 활발히 진행중이나 대부분의 경우 보통포틀랜드시멘트를 사용하여 고강도콘크리트를 제조하여 결합재의 다양성이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트 및 저열포틀랜드시멘트를 사용하였으며, 혼화재료의 변화에 따른 초고강도콘크리트의 장기적 물성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험이다. 혼화재료에 따른 강도특성을 파악하기 위해 골재의 영향을 배제한 모르터 공시체를 사용하여 시멘트 경화체의 강도 및 세공구조를 측정하여 강도발현에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 초고강도콘크리트는 다량의 결합재에서 발생하는 수화열 및 강도 특성을 파악하기 위해 축소모의부재를 제작하여 평가하였다. 이러한 기초물성 실험을 통하여 초고강도콘크리트 제조시 필요한 배합자료를 제시하는 데 연구의 목적이 있다. 본 연구는 초고강도콘크리트 제조시 다량의 분체량에 의한 수화열 억제를 위하여 저열포틀랜드시멘트를 사용하였다. 기초실험으로 강도발현과 내부조직의 분석을 목적으로 한 모르터 실험을 통해 적정 혼화재료를 평가하였다. 이를 바탕으로 초고강도콘크리트의 유동특성, 강도특성, 경시변화, 수화열특성 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 저열포틀랜드시멘트의 경우 보통포틀랜드시멘트보다 미세공극량이 적은 것을 알 수있고, 재령이 증가할수록 미세공극량은 줄어들고 세공경직경이 1㎛부분의 미세공극의 양이 늘어나는 것으로 나타났다. 2) 저열포틀랜드시멘트의 경우 벨라이트 성분이 높아 장기강도 증진율이 높은 고로슬래그 미분말의 치환율이 높을수록 강도가 하락하는 것으로 나타났다. 3) 장기강도 발현을 나타내며, 수화열 저감효과가 큰 고로슬래그 미분말과 실리카퓸의 적용이 초고강도콘크리트의 3성분계 배합에서 적합한 것으로 나타났다. 4) 모르터가 콘크리트보다 초기에는 높은 강도를 나타내었지만 장기강도로 갈수록 콘크리트와 유사한 강도를 나타내었다. 이를 통해 모르터에 의한 콘크리트의 장기강도 평가가 가능한 것으로 나타났다. 5) 적산온도와 압축강도의 관계에서 결합재 사용에 따른 수화열의 차이는 발생하였으나, 초기강도와 비교하면 장기강도의 차이는 줄어드는 것으로 나타났다. 이상의 실험결과로부터 저열포틀랜드시멘트를 사용한 초고강도콘크리트의 기초물성실험에 대하여 확인할 수 있었다. 향후 수화온도에 의한 열응력 대책과 내화성능확보, 철근과의 부착성등의 구조적 해결 등에 대한 초고강도콘크리트의 추가 연구가 계속적으로 진행 된다면 초고강도콘크리트 실용화에 커다란 진전이 있을 것으로 기대된다.
최근 현대 건축 구조물의 경우 초고층화, 대형화됨으로써 보다 합리적이며 경제적인 구조시스템이 요구되고 있어 효율성이 우수한 높은 건설재료의 필요성이 대두되었다. 즉 구조물의 자중경감이나 부재단면 축소에 따른 유효공간의 확보와 경제적인 구조물을 축조하기 위한 방안의 일환으로 보편적인 건설재료인 콘크리트의 고품질화가 적극적으로 추진되고 있다. 특히 고강도콘크리트에 대한 높은 관심은 조기강도의 증대, 콘크리트부재의 단면감소, 건조수축 및 블리딩의 감소에 따른 공기단축, 수밀성 및 기밀성을 통한 내구성 향상 등의 공학적 특성의 개선과 경제적 절감효과라는 측면에서 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 현재 국내에서는 사무소 건축물만이 아니라 주거용 아파트 건축물도 초고층화가 이루어지고 있는 실정이며 새로운 주거형태로 초고층의 대규모 주상복합건물들이 건설되고 있다. 이러한 초고층 건축물에 보통콘크리트를 사용할 경우 건물자중의 증가로 저층부에서 기둥, 벽체와 같은 수직부재의 단면이 커지게 되고 고층부에서는 수평하중(바람, 지진 등)의 증가에 따른 수평변위가 증가하여 구조물의 안전성과 사용성에 심각한 영향을 줄 수 있으며 부재 단면의 증가로 인한 사용면적의 감소로 구조물의 경제성이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초고층 건축물의 수직 및 수평부재에 고강도콘크리트를 사용하는 경우 부재단면의 축소와 그로 인한 자중감소의 효과를 기대할 수 있고, 콘크리트의 고품질화에 따른 내구성 증진을 도모할 수 있다. 그러나 단위 시멘트량의 증가에 따라 온도응력에 의한 균열과 높은 분체량에 의한 수화열과 자기수축이 문제가 되고 있다. 선진외국에서는 수화열을 저감시키기 위한 연구가 활발히 진행되어 수화열에 관한 기초적?이론적 연구가 이루어져 왔다. 국내의 경우 최근 고강도콘크리트에 대한 관심이 증대하여 연구가 활발히 진행중이나 대부분의 경우 보통포틀랜드시멘트를 사용하여 고강도콘크리트를 제조하여 결합재의 다양성이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트 및 저열포틀랜드시멘트를 사용하였으며, 혼화재료의 변화에 따른 초고강도콘크리트의 장기적 물성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험이다. 혼화재료에 따른 강도특성을 파악하기 위해 골재의 영향을 배제한 모르터 공시체를 사용하여 시멘트 경화체의 강도 및 세공구조를 측정하여 강도발현에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 초고강도콘크리트는 다량의 결합재에서 발생하는 수화열 및 강도 특성을 파악하기 위해 축소모의부재를 제작하여 평가하였다. 이러한 기초물성 실험을 통하여 초고강도콘크리트 제조시 필요한 배합자료를 제시하는 데 연구의 목적이 있다. 본 연구는 초고강도콘크리트 제조시 다량의 분체량에 의한 수화열 억제를 위하여 저열포틀랜드시멘트를 사용하였다. 기초실험으로 강도발현과 내부조직의 분석을 목적으로 한 모르터 실험을 통해 적정 혼화재료를 평가하였다. 이를 바탕으로 초고강도콘크리트의 유동특성, 강도특성, 경시변화, 수화열특성 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 저열포틀랜드시멘트의 경우 보통포틀랜드시멘트보다 미세공극량이 적은 것을 알 수있고, 재령이 증가할수록 미세공극량은 줄어들고 세공경직경이 1㎛부분의 미세공극의 양이 늘어나는 것으로 나타났다. 2) 저열포틀랜드시멘트의 경우 벨라이트 성분이 높아 장기강도 증진율이 높은 고로슬래그 미분말의 치환율이 높을수록 강도가 하락하는 것으로 나타났다. 3) 장기강도 발현을 나타내며, 수화열 저감효과가 큰 고로슬래그 미분말과 실리카퓸의 적용이 초고강도콘크리트의 3성분계 배합에서 적합한 것으로 나타났다. 4) 모르터가 콘크리트보다 초기에는 높은 강도를 나타내었지만 장기강도로 갈수록 콘크리트와 유사한 강도를 나타내었다. 이를 통해 모르터에 의한 콘크리트의 장기강도 평가가 가능한 것으로 나타났다. 5) 적산온도와 압축강도의 관계에서 결합재 사용에 따른 수화열의 차이는 발생하였으나, 초기강도와 비교하면 장기강도의 차이는 줄어드는 것으로 나타났다. 이상의 실험결과로부터 저열포틀랜드시멘트를 사용한 초고강도콘크리트의 기초물성실험에 대하여 확인할 수 있었다. 향후 수화온도에 의한 열응력 대책과 내화성능확보, 철근과의 부착성등의 구조적 해결 등에 대한 초고강도콘크리트의 추가 연구가 계속적으로 진행 된다면 초고강도콘크리트 실용화에 커다란 진전이 있을 것으로 기대된다.
As today’s architectural structures are growing taller and larger, more rational and economical structure system is required and this in turn demands construction materials of high efficiency. That is, the quality of concrete, the most common construction material, is being improved actively in orde...
As today’s architectural structures are growing taller and larger, more rational and economical structure system is required and this in turn demands construction materials of high efficiency. That is, the quality of concrete, the most common construction material, is being improved actively in order to reduce the self-weight of structures, to secure effective space through reducing the cross-section of members and to build structures more economically. Particularly out of high interest in high-strength concrete, research and development is being made actively for better engineering characteristics and higher economic efficiency such as high early-age strength, smaller cross-section of concrete members, shorter construction period through the reduction of drying shrinkage and bleeding, and higher durability through waterproofness and airtightness. Currently in Korea, then number of high-rise buildings is increasing rapidly not only among commercial buildings but also among residential apartments, and large-scale residential and commercial compound buildings are also being constructed as a new type of residence. If ordinary concrete is used in such high-rise buildings, the self-weight of the buildings increases and this increases the cross-section of vertical members such as columns and walls on the lower floorsas well as horizontal displacement on the higher floors resulting from the increase of horizontal load (wind, earthquake, etc.). All these may have serious impacts on the safety and usability of the structures, and the large cross-section of members reduces the size of usable space and lowers the economic efficiency of the structures. To overcome these problems, high-strength concrete is used for the vertical and horizontal members of high-rise buildings, and with the use of high-strength concrete we can reduce the cross-section of members and consequently the self-weight of the buildings and improve durability. However, the use of high-strength concrete causes new problems such as cracks by temperature stress resulting from the increase of unit quantity of cement, and hydration heat and self-shrinkage resulting from the high powder content. Developed countries have already performed basic and theoretical research for reducing hydration heat. In Korea as well, with recent increasing interest in high-strength concrete, relevant researches are going on actively, but most of them make high-strength concrete using ordinary Portland cement without diversity in binder. The present study used ordinary Portland concrete and low-heat Portland cement, and conducted an experiment upon the effect of admixtures on the long-term physical properties of super-high-strength concrete. In order to examine strength characteristic according to admixtures, we measured the strength and pore structure of hardened cement products using mortar specimens that excluded the effect of aggregate and analyzed the effect on strength expression. In addition, reduced mock-up structures of super-high-strength concrete were made and evaluated in order to examine the strength characteristic and hydration heat out of a large quantity of binder. Through these experiments on the basic physical properties of super-high-strength concrete, this study ultimately purposed to get data necessary for the mixture of super-high-strength concrete. As a basic experiment using low-heat Portland cement to inhibit hydration heat from the high power content in making super-high-strength concrete, this study determined the optimal admixture through testing mortar to examine strength expression and internal structure and, based on the results, experimented on the fluidity characteristic, strength characteristic, time-dependent change and hydration heat of super-high-strength concrete. From the results were drawn conclusions as follows. 1) Low-heat Portland cement had smaller fine pore space than ordinary Portland concrete, and with the increase of age, its fine pore space was reduced and the space of fine pores with diameter of 1㎛ increased. 2) In case of low-heat Portland cement, strength went down when the substitution rate of blast furnace slag fine powder, which improves the long-term strength due to its high belite content, was high. 3) The expression of long-term strength was observed, and the application of blast furnace slag fine powder and silica fume, which are highly effective in reducing hydration heat, was found adequate for ternary mixture of super-high-strength concrete. 4) Mortar showed higher strength than concrete at the early age but over time its strength became similar to that of concrete. This suggests that the long-term strength of concrete can be evaluated with mortar. 5) With regard to the relation between cumulative temperature and compressive strength, hydration heat was different according to the use of binder, but the different was smaller in long-term strength compared to early-age strength. These experiment results show the basic physical properties of super-high-strength concrete using low-heat Portland cement. It was found that low-heat Portland cement produces lower hydration heat than ordinary Portland concrete. We expect considerable progress in the practical use of super-high-strength concrete if there are further researches on super-high-strength concrete for measures against thermal stress caused by hydration heat, high fire resistance, adhesion to reinforcing rods, etc.
As today’s architectural structures are growing taller and larger, more rational and economical structure system is required and this in turn demands construction materials of high efficiency. That is, the quality of concrete, the most common construction material, is being improved actively in order to reduce the self-weight of structures, to secure effective space through reducing the cross-section of members and to build structures more economically. Particularly out of high interest in high-strength concrete, research and development is being made actively for better engineering characteristics and higher economic efficiency such as high early-age strength, smaller cross-section of concrete members, shorter construction period through the reduction of drying shrinkage and bleeding, and higher durability through waterproofness and airtightness. Currently in Korea, then number of high-rise buildings is increasing rapidly not only among commercial buildings but also among residential apartments, and large-scale residential and commercial compound buildings are also being constructed as a new type of residence. If ordinary concrete is used in such high-rise buildings, the self-weight of the buildings increases and this increases the cross-section of vertical members such as columns and walls on the lower floorsas well as horizontal displacement on the higher floors resulting from the increase of horizontal load (wind, earthquake, etc.). All these may have serious impacts on the safety and usability of the structures, and the large cross-section of members reduces the size of usable space and lowers the economic efficiency of the structures. To overcome these problems, high-strength concrete is used for the vertical and horizontal members of high-rise buildings, and with the use of high-strength concrete we can reduce the cross-section of members and consequently the self-weight of the buildings and improve durability. However, the use of high-strength concrete causes new problems such as cracks by temperature stress resulting from the increase of unit quantity of cement, and hydration heat and self-shrinkage resulting from the high powder content. Developed countries have already performed basic and theoretical research for reducing hydration heat. In Korea as well, with recent increasing interest in high-strength concrete, relevant researches are going on actively, but most of them make high-strength concrete using ordinary Portland cement without diversity in binder. The present study used ordinary Portland concrete and low-heat Portland cement, and conducted an experiment upon the effect of admixtures on the long-term physical properties of super-high-strength concrete. In order to examine strength characteristic according to admixtures, we measured the strength and pore structure of hardened cement products using mortar specimens that excluded the effect of aggregate and analyzed the effect on strength expression. In addition, reduced mock-up structures of super-high-strength concrete were made and evaluated in order to examine the strength characteristic and hydration heat out of a large quantity of binder. Through these experiments on the basic physical properties of super-high-strength concrete, this study ultimately purposed to get data necessary for the mixture of super-high-strength concrete. As a basic experiment using low-heat Portland cement to inhibit hydration heat from the high power content in making super-high-strength concrete, this study determined the optimal admixture through testing mortar to examine strength expression and internal structure and, based on the results, experimented on the fluidity characteristic, strength characteristic, time-dependent change and hydration heat of super-high-strength concrete. From the results were drawn conclusions as follows. 1) Low-heat Portland cement had smaller fine pore space than ordinary Portland concrete, and with the increase of age, its fine pore space was reduced and the space of fine pores with diameter of 1㎛ increased. 2) In case of low-heat Portland cement, strength went down when the substitution rate of blast furnace slag fine powder, which improves the long-term strength due to its high belite content, was high. 3) The expression of long-term strength was observed, and the application of blast furnace slag fine powder and silica fume, which are highly effective in reducing hydration heat, was found adequate for ternary mixture of super-high-strength concrete. 4) Mortar showed higher strength than concrete at the early age but over time its strength became similar to that of concrete. This suggests that the long-term strength of concrete can be evaluated with mortar. 5) With regard to the relation between cumulative temperature and compressive strength, hydration heat was different according to the use of binder, but the different was smaller in long-term strength compared to early-age strength. These experiment results show the basic physical properties of super-high-strength concrete using low-heat Portland cement. It was found that low-heat Portland cement produces lower hydration heat than ordinary Portland concrete. We expect considerable progress in the practical use of super-high-strength concrete if there are further researches on super-high-strength concrete for measures against thermal stress caused by hydration heat, high fire resistance, adhesion to reinforcing rods, etc.
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