[학위논문]고강도 콘크리트의 수화열 특성 및 발열 저감대책에 관한 연구 A Study on Properties of Hydration Heat of High-Strength Concrete and Reduction Strategy for Heat Production원문보기
최근 국내에서는 대형 및 초고층화 건축물에 대한 관심과 수요가 증가하고 있는 추세와 함께 콘크리트의 성능이 중요시 되고 있다. 이를 뒷받침하는 기술로 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트 시공기술의 확보는 대단히 중요하다. 고강도 콘크리트의 경우 다량의 분체 량에 따른 시멘트의 수화반응 활성으로 콘크리트 내부에 높은 온도의 수화 열이 발생하고 외부와 온도 차로 인한 ...
최근 국내에서는 대형 및 초고층화 건축물에 대한 관심과 수요가 증가하고 있는 추세와 함께 콘크리트의 성능이 중요시 되고 있다. 이를 뒷받침하는 기술로 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트 시공기술의 확보는 대단히 중요하다. 고강도 콘크리트의 경우 다량의 분체 량에 따른 시멘트의 수화반응 활성으로 콘크리트 내부에 높은 온도의 수화 열이 발생하고 외부와 온도 차로 인한 열응 력의 증가 및 그로 인한 균열, 슬럼프로스 현상 등의 문제점들이 많이 발생하고 있어 대책이 필요한 실정이다. 매스콘크리트의 수화 열 저감을 위한 방안으로는 혼화 재를 사용하는 방법이 있으나 수화 열 저감의 한계가 있으며, 분리 타설 방법과 cooling에 의한 방법의 경우 분리 타 설로 인한 구조체의 일체화가 문제시 되고 있으며, cooling에 의한 방법은 제한적인 요건들을 가지고 있고 추가 시설비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트의 수화 열을 제어하기 위하여 혼화재의 종류와 혼입 량의 변화, 배합 수를 Ice-flake로 대체함으로써 고강도 콘크리트의 수화 열을 저감하고자 한다. 또한 혼화 재를 첨가한 고강도 콘크리트의 기초적 물성 및 구조체를 타 설하여 간이 단열온도 상승실험을 통한 콘크리트의 온도특성을 보았으며, 슬럼프 로스 현상 등 품질 특성에 대하여 분석한 결과 다음과 같은 부분을 검토하고 자 한다. 1) 혼화 재 종류 및 혼입 량 변화 (1) 고로슬래그와 플라이애시를 혼입한 경우 확연한 유동성 개선 효과를 볼 수 있었으며, 콘크리트의 초기압축강도는 OPC 보다 낮은 경향을 보였으나 재 령이 경과할수록 OPC 보다 높은 강도를 나타내었다. (2) 고로슬래그 치환 율에 따른 콘크리트 온도 특성으로 고로슬래그 30% 이상 치환 시 수화 열 저감효과를 볼 수 있었으며, 플라이애시 치환 시에는 모두 OPC보다 낮은 온도를 보여 고로슬래그보다 온도저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 2) 배합 수 종류 변화 (1) 외 기온이 높은 하 절기의 배합 수에 따른 유동특성으로 배합 수를 Ice-flake로 대체하였을 때 일반 상온 수 보다 유동성이 증가 하는 것으로 나타났으며, 슬럼프로스 특성을 실험한 결과 Ice-flake에 의해 떨어진 콘크리트 온도가 상승하여 상온 수와 같은 온도에 도달하는 시간은 2시간 이상 소요되며, 상온 수와 온도가 같아지는 시간만큼 슬럼프로스 저감 효과를 볼 수 있었다. (2) 배합 수에 따른 응결특성으로는 초기에 Ice-flake를 사용한 콘크리트의 응결이 좀 더 늦은 경향을 보였으나 시간이 경과함에 따라 동등한 응력 값을 나타내었다. (3) 배합 수에 따른 압축강도의 차이는 전체적으로 상온 수보다 조금 낮은 경향을 보이나 재 령이 증가할수록 그 폭은 점차 좁아지는 것으로 나타났으며, 장기 재 령 으로 갈수록 동등한 압축강도를 나타낼 것으로 판단된다. (4) 모든 콘크리트의 배합조건에서 콘크리트 온도특성으로 배합 수를 Ice-flake로 대체 하였을 때 배합초기 얼음에 의해 떨어진 콘크리트 온도가 최대상승온도에 영향을 주어 최대 17∼20℃ 정도의 온도저하 효과를 나타내었다. (5) Ice-flake를 사용한 OPC의 경우 온도균열지수가 0.5이상 상승하여 현저한 온도균열 억제가 있는 것으로 판단된다. 이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때 콘크리트의 수화 열 저감 방안으로 혼화 재로는 고로슬래그와 플라이애시를 사용하고 배합수로 Ice-flake를 사용함으로써 콘크리트의 유동성개선 및 슬럼프로스 저감효과를 볼 수 있으며, 콘크리트 최고 온도를 크게 떨어트려 주고 그로 인한 열응 력 감소로 온도균열지수 또한 크게 상승하였다. 그러므로 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트의 수화 열에 의한 균열저감 및 품질향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.
최근 국내에서는 대형 및 초고층화 건축물에 대한 관심과 수요가 증가하고 있는 추세와 함께 콘크리트의 성능이 중요시 되고 있다. 이를 뒷받침하는 기술로 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트 시공기술의 확보는 대단히 중요하다. 고강도 콘크리트의 경우 다량의 분체 량에 따른 시멘트의 수화반응 활성으로 콘크리트 내부에 높은 온도의 수화 열이 발생하고 외부와 온도 차로 인한 열응 력의 증가 및 그로 인한 균열, 슬럼프로스 현상 등의 문제점들이 많이 발생하고 있어 대책이 필요한 실정이다. 매스콘크리트의 수화 열 저감을 위한 방안으로는 혼화 재를 사용하는 방법이 있으나 수화 열 저감의 한계가 있으며, 분리 타설 방법과 cooling에 의한 방법의 경우 분리 타 설로 인한 구조체의 일체화가 문제시 되고 있으며, cooling에 의한 방법은 제한적인 요건들을 가지고 있고 추가 시설비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트의 수화 열을 제어하기 위하여 혼화재의 종류와 혼입 량의 변화, 배합 수를 Ice-flake로 대체함으로써 고강도 콘크리트의 수화 열을 저감하고자 한다. 또한 혼화 재를 첨가한 고강도 콘크리트의 기초적 물성 및 구조체를 타 설하여 간이 단열온도 상승실험을 통한 콘크리트의 온도특성을 보았으며, 슬럼프 로스 현상 등 품질 특성에 대하여 분석한 결과 다음과 같은 부분을 검토하고 자 한다. 1) 혼화 재 종류 및 혼입 량 변화 (1) 고로슬래그와 플라이애시를 혼입한 경우 확연한 유동성 개선 효과를 볼 수 있었으며, 콘크리트의 초기압축강도는 OPC 보다 낮은 경향을 보였으나 재 령이 경과할수록 OPC 보다 높은 강도를 나타내었다. (2) 고로슬래그 치환 율에 따른 콘크리트 온도 특성으로 고로슬래그 30% 이상 치환 시 수화 열 저감효과를 볼 수 있었으며, 플라이애시 치환 시에는 모두 OPC보다 낮은 온도를 보여 고로슬래그보다 온도저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 2) 배합 수 종류 변화 (1) 외 기온이 높은 하 절기의 배합 수에 따른 유동특성으로 배합 수를 Ice-flake로 대체하였을 때 일반 상온 수 보다 유동성이 증가 하는 것으로 나타났으며, 슬럼프로스 특성을 실험한 결과 Ice-flake에 의해 떨어진 콘크리트 온도가 상승하여 상온 수와 같은 온도에 도달하는 시간은 2시간 이상 소요되며, 상온 수와 온도가 같아지는 시간만큼 슬럼프로스 저감 효과를 볼 수 있었다. (2) 배합 수에 따른 응결특성으로는 초기에 Ice-flake를 사용한 콘크리트의 응결이 좀 더 늦은 경향을 보였으나 시간이 경과함에 따라 동등한 응력 값을 나타내었다. (3) 배합 수에 따른 압축강도의 차이는 전체적으로 상온 수보다 조금 낮은 경향을 보이나 재 령이 증가할수록 그 폭은 점차 좁아지는 것으로 나타났으며, 장기 재 령 으로 갈수록 동등한 압축강도를 나타낼 것으로 판단된다. (4) 모든 콘크리트의 배합조건에서 콘크리트 온도특성으로 배합 수를 Ice-flake로 대체 하였을 때 배합초기 얼음에 의해 떨어진 콘크리트 온도가 최대상승온도에 영향을 주어 최대 17∼20℃ 정도의 온도저하 효과를 나타내었다. (5) Ice-flake를 사용한 OPC의 경우 온도균열지수가 0.5이상 상승하여 현저한 온도균열 억제가 있는 것으로 판단된다. 이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때 콘크리트의 수화 열 저감 방안으로 혼화 재로는 고로슬래그와 플라이애시를 사용하고 배합수로 Ice-flake를 사용함으로써 콘크리트의 유동성개선 및 슬럼프로스 저감효과를 볼 수 있으며, 콘크리트 최고 온도를 크게 떨어트려 주고 그로 인한 열응 력 감소로 온도균열지수 또한 크게 상승하였다. 그러므로 매스콘크리트 및 고강도 콘크리트의 수화 열에 의한 균열저감 및 품질향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.
Recently in South Korea, as the number of demands for large and high-rise buildings is increasing, the performance of concrete is stressed. For this, acquisition of construction technique for mass concrete and high-strength concrete is very important. In case of high-strength concrete, massive amoun...
Recently in South Korea, as the number of demands for large and high-rise buildings is increasing, the performance of concrete is stressed. For this, acquisition of construction technique for mass concrete and high-strength concrete is very important. In case of high-strength concrete, massive amount of fission causes hydration reaction and causes high temperature of hydration heat inside the concrete and further it increases many other problems such as thermal stress due to the temperature difference between inside and outside of the concrete, cracks and slump loss phenomenon and therefore, preventive measures for this are required. Reducing hydration heat of mass concrete can be solved out by using admixture, however, is the lowering point is limited and for separated placement and cooling method, the former disturbs unification of structure and the latter has very limited operable conditions and also requires additional cost of equipment. This study used different types of mineral admixture and contents or substitution with Ice-flake to lower the hydration heat of high-strength concrete. In addition, the study also revealed basic properties of high-strength concrete added with mineral admixture, temperature characteristics of concrete through simple adiabatic temperature-rise test and will further consider following parts regarding data acquired from analysis of quality properties, such as slump loss phenomenon. 1) Changes in types and contents of mineral admixture (1) In case of mixing blast furnace slag and fly ash, a significant improvement in liquidity was observable and the initial compressive strength was lower than that of OPC, however, as the aging proceeds, it showed greater strength than OPC. (2) For temperature characteristics according to different replacement ratio of blast furnace slag, the result showed that when the ratio was greater than 30%, decreases in hydration heat were observed and when it was replaced with fly ash, in all cases, the temperature was lower than that of OPC and thereby, showed greater temperature-lowering effect than blast furnace slag. 2) Changes in types of mixing water (1) In the summer season with higher external temperature, when the mixing water was substituted by Ice-flake, the fluidity was increased than when using normal mixing water with room temperature. The result of testing properties of slump loss showed that it took more than 2 hours for the temperature of concrete, initially lowered by ice-flake, to reach the room temperature and slump loss reduction effect was observed during that time. (2) For the setting property according to the types of mixing water, the setting of concrete with ice-flake showed slower setting tendency, however, as time passes, the stress value became identical. (3) For the differences in compression strength according to the types of mixing water, ice-flake showed little lowered tendency in overall, however, as aging proceeds, the gap between two became smaller and thereby, it can be see that as the aging process goes on, the compression strength would become identical. (4) In every mixing condition of concrete and when the mixing water was substituted with Ice-flake, the lowered temperature of concrete in the initial stage affected the maximum temperature rise and showed cooling effect ranged from 17∼20℃ maximum. (5) For the OPC using Ice-flake, the temperature crack index rose more than 0.5 and therefore, it can be understood that it has notable restraining effects on temperature cracking. From the results above, for the temperature-lowering measurements, blast furnace slag and fly ash can be used as the mixture and Ice-flake as the mixing water to give improvements in fluidity and lowered slump loss. It significantly dropped the maximum temperature of concrete and at the same time, increased temperature crack index due to the lowered thermal stress. Therefore, it can understood that such substitutions can largely contribute to less cases of cracks caused by hydration temperature of mass or high-strength concrete and improvement in product quality.
Recently in South Korea, as the number of demands for large and high-rise buildings is increasing, the performance of concrete is stressed. For this, acquisition of construction technique for mass concrete and high-strength concrete is very important. In case of high-strength concrete, massive amount of fission causes hydration reaction and causes high temperature of hydration heat inside the concrete and further it increases many other problems such as thermal stress due to the temperature difference between inside and outside of the concrete, cracks and slump loss phenomenon and therefore, preventive measures for this are required. Reducing hydration heat of mass concrete can be solved out by using admixture, however, is the lowering point is limited and for separated placement and cooling method, the former disturbs unification of structure and the latter has very limited operable conditions and also requires additional cost of equipment. This study used different types of mineral admixture and contents or substitution with Ice-flake to lower the hydration heat of high-strength concrete. In addition, the study also revealed basic properties of high-strength concrete added with mineral admixture, temperature characteristics of concrete through simple adiabatic temperature-rise test and will further consider following parts regarding data acquired from analysis of quality properties, such as slump loss phenomenon. 1) Changes in types and contents of mineral admixture (1) In case of mixing blast furnace slag and fly ash, a significant improvement in liquidity was observable and the initial compressive strength was lower than that of OPC, however, as the aging proceeds, it showed greater strength than OPC. (2) For temperature characteristics according to different replacement ratio of blast furnace slag, the result showed that when the ratio was greater than 30%, decreases in hydration heat were observed and when it was replaced with fly ash, in all cases, the temperature was lower than that of OPC and thereby, showed greater temperature-lowering effect than blast furnace slag. 2) Changes in types of mixing water (1) In the summer season with higher external temperature, when the mixing water was substituted by Ice-flake, the fluidity was increased than when using normal mixing water with room temperature. The result of testing properties of slump loss showed that it took more than 2 hours for the temperature of concrete, initially lowered by ice-flake, to reach the room temperature and slump loss reduction effect was observed during that time. (2) For the setting property according to the types of mixing water, the setting of concrete with ice-flake showed slower setting tendency, however, as time passes, the stress value became identical. (3) For the differences in compression strength according to the types of mixing water, ice-flake showed little lowered tendency in overall, however, as aging proceeds, the gap between two became smaller and thereby, it can be see that as the aging process goes on, the compression strength would become identical. (4) In every mixing condition of concrete and when the mixing water was substituted with Ice-flake, the lowered temperature of concrete in the initial stage affected the maximum temperature rise and showed cooling effect ranged from 17∼20℃ maximum. (5) For the OPC using Ice-flake, the temperature crack index rose more than 0.5 and therefore, it can be understood that it has notable restraining effects on temperature cracking. From the results above, for the temperature-lowering measurements, blast furnace slag and fly ash can be used as the mixture and Ice-flake as the mixing water to give improvements in fluidity and lowered slump loss. It significantly dropped the maximum temperature of concrete and at the same time, increased temperature crack index due to the lowered thermal stress. Therefore, it can understood that such substitutions can largely contribute to less cases of cracks caused by hydration temperature of mass or high-strength concrete and improvement in product quality.
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