산업부산물을 사용한 콘크리트의 양생방법에 따른 미세 공극구조 형성 및 염소이온 이동 특성에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on the Micro Pore Structure Formation and Chloride Ion Transfer Characteristics of Concrete Using Industrial By-product According to the Curing Method원문보기
본 연구에서는 산업부산물 사용 시 양생방법에 따른 시멘트 경화체 내부의 미세 공극구조 형성과 이에 따른 콘크리트 내구특성을 파악하기 위해 대표적인 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 조건에서 페이스트, 모르타르 및 콘크리트 실험체를 대상으로 미세 공극구조, 역학특성, 수화물분석, 염소이온 이동 특성을 검토하였다. 공극구조 분석은 ...
본 연구에서는 산업부산물 사용 시 양생방법에 따른 시멘트 경화체 내부의 미세 공극구조 형성과 이에 따른 콘크리트 내구특성을 파악하기 위해 대표적인 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 조건에서 페이스트, 모르타르 및 콘크리트 실험체를 대상으로 미세 공극구조, 역학특성, 수화물분석, 염소이온 이동 특성을 검토하였다. 공극구조 분석은 수은압입법(MIP)을 통한 평가결과를 활용하였으며 수화물 분석은 XRD 및 TG-DTA 분석을 통해 양생방법에 따른 수화물의 변화를 비교 분석하였다. 염소이온의 이동 특성은 ASTM C 1202 시험방법에 의해서는 급속 염소이온 투과 시험을 통해 총 통과전하량를 정량적으로 비교분석 하였으며, NT BUILD 492 시험방법을 통해서는 비정상 상태에서의 확산계수를 평가하여 비교 분석하였다. 압축강도 특성평가 결과 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 수준의 경우 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준과 비교하여 기중양생 및 탄산화 양생 시 수중양생 대비 강도 저하 현상이 현저하였다. 이와 같은 결과는 기중양생 시 잠재수경성 및 포졸란 반응성의 저하 및 탄산화 양생시 수화물의 변화가 영향을 미친 것으로 판단할 수 있으며, 기존 연구에서 밝히고 있는 산업부산물의 양생환경에 대한 의존성이 본 실험 결과를 통해서도 확인 되었다. 미세 공극구조 특성 평가결과 수중양생시 재령 증가에 따른 공극구조의 치밀화는 산업부산물을 사용한 수준에서 뚜렷하였다. 그러나 양생방법간 공극구조의 형태 변화는 산업부산물을 사용한 수준에서 크게 나타났으며, 탄산화 양생시 산업부산물을 사용한 수준에서 피크경이 조대방향으로 크게 이동하는 특성이 관찰되었다. 상대적으로 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준에서는 그와 같은 경향이 크지 않았다. 결과적으로 산업부산물을 사용한 경우 수중양생 시 재령 증가에 따른 공극구조의 치밀화는 매우 뚜렷하였으나 기중양생 시 공극구조의 치밀화가 매우 억제되었으며 탄산화 양생 시 공극구조의 포러스화가 확인되었다. 수화물 분석결과 고로슬래그를 사용한 수준에서 바테라이트 광물 생성이 더욱 뚜렷하게 관찰되었다. 바테라이트 광물 생성의 확인으로 C-S-H 광물의 분해를 추정할 수 있었으며 그와 같은 결과가 탄산화시 산업부산물을 사용한 수준에서 뚜렷하게 관찰되었던 공극구조의 포러스화에 영향을 미친 것으로 판단된다. 염소이온 투과저항성 및 확산계수 평가결과 수중양생 시 염소이온의 이동 저항성은 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준 대비 산업부산물을 사용한 수준에서 현저히 높았으나, 기중양생 시 그와 같은 경향은 미미하였다. 또한 탄산화 양생 시 보통포틀랜드시멘트를 사용한 경우 염소이온의 이동저항성이 크게 향상 되었으나 산업부산물을 사용한 수준은 크게 감소하였다. 이와 같은 결과는 양생방법에 따른 미세 공극구조의 형성 특성에 기인하는 것으로 판단되며, 탄산화 시 산업부산물의 사용한 수준에서 관찰되었던 공극구조의 포러스화가 영향을 미친 것으로 판단할 수 있다. 본 연구를 통해 산업부산물을 사용한 경우 보통포틀랜드시멘트를 단독으로 사용한 조건과 비교 시 양생방법에 따라 역학특성, 미세 공극구조 형성 및 염소이온 이동 특성의 변화가 현저하였으며 각 특성은 높은 상관관계를 갖고 있는 것을 실험결과를 통해 확인하였다. --------------------------------------------------------------------------------------------- 주제어 : 산업부산물, 미세 공극구조, 양생방법, 고로슬래그, 염소이온, 탄산화
본 연구에서는 산업부산물 사용 시 양생방법에 따른 시멘트 경화체 내부의 미세 공극구조 형성과 이에 따른 콘크리트 내구특성을 파악하기 위해 대표적인 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 조건에서 페이스트, 모르타르 및 콘크리트 실험체를 대상으로 미세 공극구조, 역학특성, 수화물분석, 염소이온 이동 특성을 검토하였다. 공극구조 분석은 수은압입법(MIP)을 통한 평가결과를 활용하였으며 수화물 분석은 XRD 및 TG-DTA 분석을 통해 양생방법에 따른 수화물의 변화를 비교 분석하였다. 염소이온의 이동 특성은 ASTM C 1202 시험방법에 의해서는 급속 염소이온 투과 시험을 통해 총 통과전하량를 정량적으로 비교분석 하였으며, NT BUILD 492 시험방법을 통해서는 비정상 상태에서의 확산계수를 평가하여 비교 분석하였다. 압축강도 특성평가 결과 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 수준의 경우 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준과 비교하여 기중양생 및 탄산화 양생 시 수중양생 대비 강도 저하 현상이 현저하였다. 이와 같은 결과는 기중양생 시 잠재수경성 및 포졸란 반응성의 저하 및 탄산화 양생시 수화물의 변화가 영향을 미친 것으로 판단할 수 있으며, 기존 연구에서 밝히고 있는 산업부산물의 양생환경에 대한 의존성이 본 실험 결과를 통해서도 확인 되었다. 미세 공극구조 특성 평가결과 수중양생시 재령 증가에 따른 공극구조의 치밀화는 산업부산물을 사용한 수준에서 뚜렷하였다. 그러나 양생방법간 공극구조의 형태 변화는 산업부산물을 사용한 수준에서 크게 나타났으며, 탄산화 양생시 산업부산물을 사용한 수준에서 피크경이 조대방향으로 크게 이동하는 특성이 관찰되었다. 상대적으로 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준에서는 그와 같은 경향이 크지 않았다. 결과적으로 산업부산물을 사용한 경우 수중양생 시 재령 증가에 따른 공극구조의 치밀화는 매우 뚜렷하였으나 기중양생 시 공극구조의 치밀화가 매우 억제되었으며 탄산화 양생 시 공극구조의 포러스화가 확인되었다. 수화물 분석결과 고로슬래그를 사용한 수준에서 바테라이트 광물 생성이 더욱 뚜렷하게 관찰되었다. 바테라이트 광물 생성의 확인으로 C-S-H 광물의 분해를 추정할 수 있었으며 그와 같은 결과가 탄산화시 산업부산물을 사용한 수준에서 뚜렷하게 관찰되었던 공극구조의 포러스화에 영향을 미친 것으로 판단된다. 염소이온 투과저항성 및 확산계수 평가결과 수중양생 시 염소이온의 이동 저항성은 보통포틀랜드시멘트를 사용한 수준 대비 산업부산물을 사용한 수준에서 현저히 높았으나, 기중양생 시 그와 같은 경향은 미미하였다. 또한 탄산화 양생 시 보통포틀랜드시멘트를 사용한 경우 염소이온의 이동저항성이 크게 향상 되었으나 산업부산물을 사용한 수준은 크게 감소하였다. 이와 같은 결과는 양생방법에 따른 미세 공극구조의 형성 특성에 기인하는 것으로 판단되며, 탄산화 시 산업부산물의 사용한 수준에서 관찰되었던 공극구조의 포러스화가 영향을 미친 것으로 판단할 수 있다. 본 연구를 통해 산업부산물을 사용한 경우 보통포틀랜드시멘트를 단독으로 사용한 조건과 비교 시 양생방법에 따라 역학특성, 미세 공극구조 형성 및 염소이온 이동 특성의 변화가 현저하였으며 각 특성은 높은 상관관계를 갖고 있는 것을 실험결과를 통해 확인하였다. --------------------------------------------------------------------------------------------- 주제어 : 산업부산물, 미세 공극구조, 양생방법, 고로슬래그, 염소이온, 탄산화
In this study the characteristics of micro pore structure, compressive strength, hydrate change and chloride ion migration were analyzed targeting paste, mortar and concrete specimen in the condition of using the blast furnace slag and fly ash, the representing industrial by-products, in order to un...
In this study the characteristics of micro pore structure, compressive strength, hydrate change and chloride ion migration were analyzed targeting paste, mortar and concrete specimen in the condition of using the blast furnace slag and fly ash, the representing industrial by-products, in order to understand the formation change of micro pore structure and durability according to the curing method when using industrial by-products. The pore structure analysis was based on the results of mercury intrusion (MIP) and the change of hydration products analysis was comparatively analyzed through XRD and TG-DTA. The transfer characteristics of chloride ion were quantitatively analyzed for total passed charge by ASTM C 1202 test method through the rapid chloride ion penetration test, and diffusion coefficient was evaluated for comparative analysis by NT BUILD 492 test method. As a result of the compressive strength characteristics in case of the level using the blast furnace slag and the fly ash the degradation in strength was remarkable compared to the curing under the water when curing in the air as well as carbonation in comparison with the level using the ordinary portland cement. These results could be judged that the degradation of compressive strength was caused of latent hydraulic and pozzolanic reactivity curing in air and the change of hydrate during carbonation curing might affected. In conclusion the industrial by-products showed high dependence on the curing environment at compressive strength which is being revealed in existing studies and has been checked also through the result of this experiment. As a result of micro pore structure characteristics evaluation, the densification of pore structure with increasing age at the time of underwater curing was clear at the level of using industrial by-products. However, the remarkable change of the pore structure between curing methods was large at the level of using industrial by-products, and the peak pores were largely shifted to the larger pore direction at the level of using industrial by-products upon carbonation curing. This tendency was not so great at the level of using relatively ordinary portland cement. As a result, the densification of the pore structure was remarkably evident when the industrial by-products were used during water curing, but the densification of the pore structure was much suppressed during the curing in the air and the porous phenomenon of the pore structure was confirmed during the carbonation curing. Hydrate analysis showed that the formation of vaterite minerals was more evident at the level of using blast furnace slag. The decomposition of C-S-H mineral could be estimated by confirming the formation of vaterite minerals, and it is considered that such results have influenced on porous phenomenon of the pore structure, which was clearly observed at the level of using industrial by-products upon carbonation. As a result of evaluation of chloride ion migration resistance and diffusion coefficient, the migration resistance of chloride ion during underwater curing was significantly higher than that of ordinary portland cement at the level of using industrial byproducts, but such tendency was not significant at air curing. Also, the migration resistance of chloride ion was significantly improved when ordinary portland cement was used for carbonation curing, but the level of using industrial by-products was greatly decreased. These results are considered to be due to the formation characteristics of micro pore structure according to curing method, and it can be judged that the porous phenomenon of the pore structure observed at the level of using industrial byproducts upon carbonation might have affected. It has been confirmed through the result of experiment in this study that the change of compressive strength, micro pore structure formation, and chloride ion migration characteristics was significant in the case of using industrial by-products according to curing method, compared with the conditions ordinary portland cement was used, and each characteristic has high correlation. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Key words: Industrial by-products, Micro Pore Structure, Curing Method, Blast Furnace Slag, Chloride Ion, Carbonation
In this study the characteristics of micro pore structure, compressive strength, hydrate change and chloride ion migration were analyzed targeting paste, mortar and concrete specimen in the condition of using the blast furnace slag and fly ash, the representing industrial by-products, in order to understand the formation change of micro pore structure and durability according to the curing method when using industrial by-products. The pore structure analysis was based on the results of mercury intrusion (MIP) and the change of hydration products analysis was comparatively analyzed through XRD and TG-DTA. The transfer characteristics of chloride ion were quantitatively analyzed for total passed charge by ASTM C 1202 test method through the rapid chloride ion penetration test, and diffusion coefficient was evaluated for comparative analysis by NT BUILD 492 test method. As a result of the compressive strength characteristics in case of the level using the blast furnace slag and the fly ash the degradation in strength was remarkable compared to the curing under the water when curing in the air as well as carbonation in comparison with the level using the ordinary portland cement. These results could be judged that the degradation of compressive strength was caused of latent hydraulic and pozzolanic reactivity curing in air and the change of hydrate during carbonation curing might affected. In conclusion the industrial by-products showed high dependence on the curing environment at compressive strength which is being revealed in existing studies and has been checked also through the result of this experiment. As a result of micro pore structure characteristics evaluation, the densification of pore structure with increasing age at the time of underwater curing was clear at the level of using industrial by-products. However, the remarkable change of the pore structure between curing methods was large at the level of using industrial by-products, and the peak pores were largely shifted to the larger pore direction at the level of using industrial by-products upon carbonation curing. This tendency was not so great at the level of using relatively ordinary portland cement. As a result, the densification of the pore structure was remarkably evident when the industrial by-products were used during water curing, but the densification of the pore structure was much suppressed during the curing in the air and the porous phenomenon of the pore structure was confirmed during the carbonation curing. Hydrate analysis showed that the formation of vaterite minerals was more evident at the level of using blast furnace slag. The decomposition of C-S-H mineral could be estimated by confirming the formation of vaterite minerals, and it is considered that such results have influenced on porous phenomenon of the pore structure, which was clearly observed at the level of using industrial by-products upon carbonation. As a result of evaluation of chloride ion migration resistance and diffusion coefficient, the migration resistance of chloride ion during underwater curing was significantly higher than that of ordinary portland cement at the level of using industrial byproducts, but such tendency was not significant at air curing. Also, the migration resistance of chloride ion was significantly improved when ordinary portland cement was used for carbonation curing, but the level of using industrial by-products was greatly decreased. These results are considered to be due to the formation characteristics of micro pore structure according to curing method, and it can be judged that the porous phenomenon of the pore structure observed at the level of using industrial byproducts upon carbonation might have affected. It has been confirmed through the result of experiment in this study that the change of compressive strength, micro pore structure formation, and chloride ion migration characteristics was significant in the case of using industrial by-products according to curing method, compared with the conditions ordinary portland cement was used, and each characteristic has high correlation. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Key words: Industrial by-products, Micro Pore Structure, Curing Method, Blast Furnace Slag, Chloride Ion, Carbonation
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