[학위논문]유공 유리 분말을 이용한 재료분리 저감형 자기충전 콘크리트 개발 및 실용화 Development and Practical Application of Segregation Reducing Type Self-Compacting Concrete Using Hollow Glass Powder원문보기
본 연구에서는 SCC 생산 및 시공 시 재료분리에 대한 안정성을 확보할 목적으로 기능성 미분말인 유공 유리분말을 사용하여 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 이를 위해서 먼저, SCC의 배합설계를 위한 배합 변수별 유동성 및 레올로지 특성을 분석하였고, 유공 유리분말이 재료분리 저항성 및 유동특성에 미치는 영향을 분석하여 유리 유리분말을 사용한 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 그리고 개발된 재료분리 저감형 SCC는 레미콘 공장의 실생산 및 ...
본 연구에서는 SCC 생산 및 시공 시 재료분리에 대한 안정성을 확보할 목적으로 기능성 미분말인 유공 유리분말을 사용하여 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 이를 위해서 먼저, SCC의 배합설계를 위한 배합 변수별 유동성 및 레올로지 특성을 분석하였고, 유공 유리분말이 재료분리 저항성 및 유동특성에 미치는 영향을 분석하여 유리 유리분말을 사용한 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 그리고 개발된 재료분리 저감형 SCC는 레미콘 공장의 실생산 및 Mock-up test를 실시하여 실무 적용성을 평가함으로써 실무 현장에서 SCC의 효율적 활용에 기여하고자 하였는데, 일련의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 배합변수의 변화에 따른 슬럼프플로는 굵은 골재 용적율이 증가할수록 증가하였고 단위수량 증가에 따른 고성능감수제 사용량은 감소하는 것으로 나타났다. 증점제 사용량 증가에 따른 고성능감수제 사용은 증점제의 응집력으로 인해 증가하였다.
2) 배합변수의 변화에 따른 T50의 경우, 굵은 골재 용적율이 증가할수록 빨라졌으며, 단위수량 증가에 따라서는 오히려 늦어지는 것으로 나타났다. 공기량 변화는 T50에 큰 영향을 주지 못하였다. 가장 빠른 T50을 발휘한 배합 요인 증점제 4%로 T50이 2초로 측정되었다.
3) 배합변수의 변화에 따른 레올로지 특성으로, 먼저 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 항복응력도 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재 종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력값의 변화는 없는 것으로 나타났다. 배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다. 항복응력과 슬럼프플로, T50, V-lot와의 상관성은 없는 것으로 나타났으며, 소성 점도와 T50, V-lot와의 상관성은 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났는데, T50 및 V-lot 시간이 줄어들수록 소성 점도도 낮아지는 것을 알 수 있었다.
4) 유공 유리분말(HGP)의 혼입률에 따른 SCC의 특성 결과로써, 충전성의 경우, T50(Inverted cone)이 Plain에 비하여 HGP 1.0 kg/m3 사용 시 1.5초 단축되어 약 31 % 정도의 충전성 향상 되었다. 통과성 특성으로는 J-ring에 의한 통과성(PJ) 값이 HGP 1.0 kg/m3에서 가장 우수한 통과성을 나타내어 Plain 대비 약 87% 정도의 통과성이 향상된 것으로 나타났다.
5) HGP 혼입에 따른 재료분리 저항성 특성으로는 동적 재료분리 저항성은 V-lot에 의한 동적 재료분리 저항성은 Plain 보다 HGP을 사용하게 되면 그 혼입량에 상관없이 동적 재료분리 저항성이 크게 개선되었다. 정적 재료분리 저항성은 HGP 1.0 kg/m3에서 재료분리도 2.5 %를 나타내어 Plain(12.3 %) 대비 크게 개선되어 정적 재료분리 저항성능이 80 % 정도 증가되었다.
6) HGP 혼입에 따른 레올로지 특성으로는 HGP 1.0 kg/m3 사용 시 소성점도는 19 % 저하하였으며 항복응력은 67 % 저하하여 SCC의 자기충전성을 향상시킬 것으로 기대된다. 다만 HGP 혼입량이 2.0 kg/m3 사용 시 항복응력이 오히려 증가하여 자기충전성을 저하시키는 것으로 나타났다.
7) HGP 혼입에 따른 압축강도 특성으로는 HGP 2.0 kg/m3 사용까지 압축강도에 큰 영향을 미치지 않았으나 그 이상 사용하면 압축강도가 낮아지는 것으로 나타났다. 미세공극 구조 검토 결과, HGP 혼입률에 상관없이 콘크리트 내부에 잘 분산되어 혼합된 것을 파악할 수 있었다.
8) 현장 적용성 평가를 위해 개발된 재료분리 저감형 SCC를 Mock-up 실험한 결과, B/P에서 SCC가 재료분리 발생없이 안정적으로 생산되는 것을 확인할 수 있었고, 측정 물성도 목표값 이내로 확인됨을 알 수 있었다. 콘크리트 타설 시간의 경우, 슬래브 부재는 플레인 대비 53.3 % 단축되었고, 벽체는 40.7 % 정도 단축되는 것으로 나타나, 개발된 재료분리 저감형 SCC을 사용할 시, 타설 시간이 40% 이상 단축시킬 수 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 SCC 생산 및 시공 시 재료분리에 대한 안정성을 확보할 목적으로 기능성 미분말인 유공 유리분말을 사용하여 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 이를 위해서 먼저, SCC의 배합설계를 위한 배합 변수별 유동성 및 레올로지 특성을 분석하였고, 유공 유리분말이 재료분리 저항성 및 유동특성에 미치는 영향을 분석하여 유리 유리분말을 사용한 재료분리 저감형 SCC를 개발하고자 하였다. 그리고 개발된 재료분리 저감형 SCC는 레미콘 공장의 실생산 및 Mock-up test를 실시하여 실무 적용성을 평가함으로써 실무 현장에서 SCC의 효율적 활용에 기여하고자 하였는데, 일련의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 배합변수의 변화에 따른 슬럼프플로는 굵은 골재 용적율이 증가할수록 증가하였고 단위수량 증가에 따른 고성능감수제 사용량은 감소하는 것으로 나타났다. 증점제 사용량 증가에 따른 고성능감수제 사용은 증점제의 응집력으로 인해 증가하였다.
2) 배합변수의 변화에 따른 T50의 경우, 굵은 골재 용적율이 증가할수록 빨라졌으며, 단위수량 증가에 따라서는 오히려 늦어지는 것으로 나타났다. 공기량 변화는 T50에 큰 영향을 주지 못하였다. 가장 빠른 T50을 발휘한 배합 요인 증점제 4%로 T50이 2초로 측정되었다.
3) 배합변수의 변화에 따른 레올로지 특성으로, 먼저 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 항복응력도 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재 종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력값의 변화는 없는 것으로 나타났다. 배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다. 항복응력과 슬럼프플로, T50, V-lot와의 상관성은 없는 것으로 나타났으며, 소성 점도와 T50, V-lot와의 상관성은 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났는데, T50 및 V-lot 시간이 줄어들수록 소성 점도도 낮아지는 것을 알 수 있었다.
4) 유공 유리분말(HGP)의 혼입률에 따른 SCC의 특성 결과로써, 충전성의 경우, T50(Inverted cone)이 Plain에 비하여 HGP 1.0 kg/m3 사용 시 1.5초 단축되어 약 31 % 정도의 충전성 향상 되었다. 통과성 특성으로는 J-ring에 의한 통과성(PJ) 값이 HGP 1.0 kg/m3에서 가장 우수한 통과성을 나타내어 Plain 대비 약 87% 정도의 통과성이 향상된 것으로 나타났다.
5) HGP 혼입에 따른 재료분리 저항성 특성으로는 동적 재료분리 저항성은 V-lot에 의한 동적 재료분리 저항성은 Plain 보다 HGP을 사용하게 되면 그 혼입량에 상관없이 동적 재료분리 저항성이 크게 개선되었다. 정적 재료분리 저항성은 HGP 1.0 kg/m3에서 재료분리도 2.5 %를 나타내어 Plain(12.3 %) 대비 크게 개선되어 정적 재료분리 저항성능이 80 % 정도 증가되었다.
6) HGP 혼입에 따른 레올로지 특성으로는 HGP 1.0 kg/m3 사용 시 소성점도는 19 % 저하하였으며 항복응력은 67 % 저하하여 SCC의 자기충전성을 향상시킬 것으로 기대된다. 다만 HGP 혼입량이 2.0 kg/m3 사용 시 항복응력이 오히려 증가하여 자기충전성을 저하시키는 것으로 나타났다.
7) HGP 혼입에 따른 압축강도 특성으로는 HGP 2.0 kg/m3 사용까지 압축강도에 큰 영향을 미치지 않았으나 그 이상 사용하면 압축강도가 낮아지는 것으로 나타났다. 미세공극 구조 검토 결과, HGP 혼입률에 상관없이 콘크리트 내부에 잘 분산되어 혼합된 것을 파악할 수 있었다.
8) 현장 적용성 평가를 위해 개발된 재료분리 저감형 SCC를 Mock-up 실험한 결과, B/P에서 SCC가 재료분리 발생없이 안정적으로 생산되는 것을 확인할 수 있었고, 측정 물성도 목표값 이내로 확인됨을 알 수 있었다. 콘크리트 타설 시간의 경우, 슬래브 부재는 플레인 대비 53.3 % 단축되었고, 벽체는 40.7 % 정도 단축되는 것으로 나타나, 개발된 재료분리 저감형 SCC을 사용할 시, 타설 시간이 40% 이상 단축시킬 수 있는 것으로 판단되었다.
The purpose of this study is to develop a segregation-reduction (S-R) type of self-compaction concrete (SCC) for securing the stabilization of SCC during production and construction. First of all, for the improvement of mix design in SCC, the fluidity and rheology characteristics in accordance with ...
The purpose of this study is to develop a segregation-reduction (S-R) type of self-compaction concrete (SCC) for securing the stabilization of SCC during production and construction. First of all, for the improvement of mix design in SCC, the fluidity and rheology characteristics in accordance with mixing variables were parametrically analyzed. On the basis of this result, the effect of hollow glass powder in SCC was investigated in terms of the segregation resistance and fluidity and the S-R type of SCC was developed. In order to evaluate the practical application of the developed S-R type of SCC and to extend the SCC, actual production in batch plant and mock-up test were conducted. The detailed research results are as follows:
1) For selecting the mixture proportions of SCC, the properties of SCC were tested with various mixing proportions. First of all, In order to satisfy the target fluidity the content of superplasticizer was increased with increasing the unit volume of coarse aggregate and the content of viscosity modifying agent(VMA). However, it was decreased with increasing unit content of water. T50 was reduced with increasing unit volume of coarse aggregate, but it was slowed down with increasing unit content of water. The variation of air content was not affected too much.
2) When the 4 % of VMA was used, T50 was 2 seconds and the fastest among the results of T50. In the case of V-lot, similar trend was obtained as much as T50. V-lot used with 4 % of VMA was measured at 4 seconds and the fastest value among the results of V-lot test. In the case of U-box, all of the mixtures satisfied the target slump flow of 600~700 ㎜ as a good compacting property. In the case of rheological properties, yield stress was decreased with increasing the unit volume of coarse aggregate, however, it was increased with increasing the content of VMA. On the other hand, the unit content of water, the type of fine aggregate and air content are not affected to yield stress. Thus, plastic viscosity seemed to have a similar trend to yield stress. As a result of this study, yield stress did not seem to correlate with slump flow, T50 and V-lot. While, plastic viscosity was closely related with T50, V-lot because the plastic viscosity was decreased with reducing T50, V-lot. Based on these results, the mixture proportions of SCC was selected.
3) Compacting property, passing performance, segregation resistance and rheological properties of SCC using Hollow Glass Powder (HGP) were examined. As a result, compacting property according to HGP content was improved by ball-bearing effect of HGP. However, T50 used with 4.0 kg/㎥ of HGP content was slightly increased. In the case of passing performance, plain was class 1 and 0.5~2.0 kg/㎥ and 0.5~2.0 kg/㎥ of HGP content was class 0 and class 1, respectively. The passing performance was improved in range of 0.5 kg/㎥ to 2.0 kg/㎥ of HGP content with 'no visible blocking'. The passing performance by J-ring, and block step (PJ) also showed the best passing performance at 1.0 kg/㎥ of HGP content. In the case of segregation resistance by using HGP, dynamic segregation resistance was increased as using HGP regardless of the content. Static segregation resistance was increased by using HGP as well. The rheology properties in terms of HGP content were no big difference by increasing HGP content, but the yield stress was decreased to 1.0 kg/㎥. In conclusion, compacting property, passing performance, yield stress of SCC was effectively improved at HGP 1.0 kg/㎥. Also, HGP in concrete increases segregation resistance and improves the stability of SCC.
4) In order to evaluate the construction site application, mock-up test was conducted. As a result of B/P production, segregation-reducing type SCC was well produced with no segregation, and the properties of fresh concrete were accorded with target performance. As a result of constructability test, in case of slab, it took 32.1 minutes from placing to finishing, and for wall, 35.4 minutes. But, in the case of segregation reducing type SCC, it took 15 minutes for slab, and the casting time can be reduced up to 53.3 %. Also, for wall 21 minutes was consumed, and relatively this SCC can be reduced up to 40.7 %. In conclusion, when B/P producing, the segregation resistance of SCC was excellent as much as to commercially used to site, and there was no segregation after hardening. Construction efficiency was also increased by 40 % than conventional.
The purpose of this study is to develop a segregation-reduction (S-R) type of self-compaction concrete (SCC) for securing the stabilization of SCC during production and construction. First of all, for the improvement of mix design in SCC, the fluidity and rheology characteristics in accordance with mixing variables were parametrically analyzed. On the basis of this result, the effect of hollow glass powder in SCC was investigated in terms of the segregation resistance and fluidity and the S-R type of SCC was developed. In order to evaluate the practical application of the developed S-R type of SCC and to extend the SCC, actual production in batch plant and mock-up test were conducted. The detailed research results are as follows:
1) For selecting the mixture proportions of SCC, the properties of SCC were tested with various mixing proportions. First of all, In order to satisfy the target fluidity the content of superplasticizer was increased with increasing the unit volume of coarse aggregate and the content of viscosity modifying agent(VMA). However, it was decreased with increasing unit content of water. T50 was reduced with increasing unit volume of coarse aggregate, but it was slowed down with increasing unit content of water. The variation of air content was not affected too much.
2) When the 4 % of VMA was used, T50 was 2 seconds and the fastest among the results of T50. In the case of V-lot, similar trend was obtained as much as T50. V-lot used with 4 % of VMA was measured at 4 seconds and the fastest value among the results of V-lot test. In the case of U-box, all of the mixtures satisfied the target slump flow of 600~700 ㎜ as a good compacting property. In the case of rheological properties, yield stress was decreased with increasing the unit volume of coarse aggregate, however, it was increased with increasing the content of VMA. On the other hand, the unit content of water, the type of fine aggregate and air content are not affected to yield stress. Thus, plastic viscosity seemed to have a similar trend to yield stress. As a result of this study, yield stress did not seem to correlate with slump flow, T50 and V-lot. While, plastic viscosity was closely related with T50, V-lot because the plastic viscosity was decreased with reducing T50, V-lot. Based on these results, the mixture proportions of SCC was selected.
3) Compacting property, passing performance, segregation resistance and rheological properties of SCC using Hollow Glass Powder (HGP) were examined. As a result, compacting property according to HGP content was improved by ball-bearing effect of HGP. However, T50 used with 4.0 kg/㎥ of HGP content was slightly increased. In the case of passing performance, plain was class 1 and 0.5~2.0 kg/㎥ and 0.5~2.0 kg/㎥ of HGP content was class 0 and class 1, respectively. The passing performance was improved in range of 0.5 kg/㎥ to 2.0 kg/㎥ of HGP content with 'no visible blocking'. The passing performance by J-ring, and block step (PJ) also showed the best passing performance at 1.0 kg/㎥ of HGP content. In the case of segregation resistance by using HGP, dynamic segregation resistance was increased as using HGP regardless of the content. Static segregation resistance was increased by using HGP as well. The rheology properties in terms of HGP content were no big difference by increasing HGP content, but the yield stress was decreased to 1.0 kg/㎥. In conclusion, compacting property, passing performance, yield stress of SCC was effectively improved at HGP 1.0 kg/㎥. Also, HGP in concrete increases segregation resistance and improves the stability of SCC.
4) In order to evaluate the construction site application, mock-up test was conducted. As a result of B/P production, segregation-reducing type SCC was well produced with no segregation, and the properties of fresh concrete were accorded with target performance. As a result of constructability test, in case of slab, it took 32.1 minutes from placing to finishing, and for wall, 35.4 minutes. But, in the case of segregation reducing type SCC, it took 15 minutes for slab, and the casting time can be reduced up to 53.3 %. Also, for wall 21 minutes was consumed, and relatively this SCC can be reduced up to 40.7 %. In conclusion, when B/P producing, the segregation resistance of SCC was excellent as much as to commercially used to site, and there was no segregation after hardening. Construction efficiency was also increased by 40 % than conventional.
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