고강도용 규불화염계 혼화제의 개발 및 이를 이용한 콘크리트의 성능평가에 관한 연구 Development of Fluosilicate salt based watertight Crack-Reducing Agent(F-SBA) for high strength and a study on the performance evaluation of concrete materials using F-SBA원문보기
경제 산업의 급속한 발전으로 인해 건물 구조가 대규모 및 초고층으로 증가하고 건설 생산 활동이 크게 변화하고 있다. 이러한 구조물에 적용되는 콘크리트의 압축강도는 일반적으로 약 450~500kgf/cm²이며, 100층 이상의 경우800~1,000kgf/cm²의 초고강도 콘크리트가 건설 현장에서 사용된다. 고강도 콘크리트의 기계적 물성은 이미 잘 알려져 있지만, 자기수축 및 건조수축에 의한 균열이나 대형 부재로 인해 수화열에 의한 온도균열 대책이 미흡하다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 수밀성 향상, 균열 저감, 촉진중성화 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 규불화염계 수밀성 균열 저감제(F-SBA)를 개발한 후 시멘트 페이스트에 적용하여 화학적 특성을 평가하고 고강도 배합(40MPa, 50MPa, 70MPa)의 ...
경제 산업의 급속한 발전으로 인해 건물 구조가 대규모 및 초고층으로 증가하고 건설 생산 활동이 크게 변화하고 있다. 이러한 구조물에 적용되는 콘크리트의 압축강도는 일반적으로 약 450~500kgf/cm²이며, 100층 이상의 경우800~1,000kgf/cm²의 초고강도 콘크리트가 건설 현장에서 사용된다. 고강도 콘크리트의 기계적 물성은 이미 잘 알려져 있지만, 자기수축 및 건조수축에 의한 균열이나 대형 부재로 인해 수화열에 의한 온도균열 대책이 미흡하다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 수밀성 향상, 균열 저감, 촉진중성화 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 규불화염계 수밀성 균열 저감제(F-SBA)를 개발한 후 시멘트 페이스트에 적용하여 화학적 특성을 평가하고 고강도 배합(40MPa, 50MPa, 70MPa)의 모르타르 및 콘크리트에 적용하여 각종 공학적 특성, 수밀성능 및 내구성능을 평가하였으며, 결과는 다음과 같다. (1) 플루오로규산(H2SiF6)과 금속염(MgO, ZnO, Ca(NO3)2)을 이용하여 수밀성, 균열 저감 및 내구성이 향상될 수 있는 고강도 콘크리트(40MPa, 50MPa, 70MPa)용 규불화염계 혼화제(F-SBA)를 개발하였다. (2) 개발한 F-SBA를 시멘트 페이스트에 적용하여 슬럼프 로스(Slump loss)와 응결시간에 대한 성능을 평가한 결과 첨가량이 증가할수록 슬럼프 로스가 커지고 응결시간은 지연되는 것으로 나타났으며, 미소수화열 평가 결과에서는 F-SBA를 0.5wt% 및 1.0wt%는 첨가한 것이 수화열 저감 효과에서 가장 우수한 것으로 나타났다. (3) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa)로 모르타르에 F-SBA를 첨가한 결과 첨가율이 높을수록 플로우 및 공기량은 감소하고 응결시간은 지연되는 것으로 나타났다. 또한, 압축강도는 재령 7일부터 첨가율이 높아질수록 상향되는 것으로 나타났다. 흡수계수 평가에서는 배합강도와 관계없이 0.75wt% 이하의 첨가율에서 감소하는 경향이 나타났으며 총공극부피 및 공극율에서도 유사한 경향이 나타나 F-SBA의 적정 첨가율은 0.5wt%인 것으로 판단하였다. (4) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa)로 콘크리트에 0.5wt%의 F-SBA를 첨가한 결과 공극율, 세공부피, 세공면적, 물흡수계수비와 투수비는 무첨가 콘크리트에 비해 감소되어 수밀성이 크게 향상되었으며 자유건조수축 평가 결과에서도 무 구속 상태에서의 수축 길이가 모두 저감되는 경향을 나타냈다. 또한, 소성수축과 건조수축에 의한 균열을 평가한 결과에서도 F-SBA 첨가 시 균열개수, 균열면적 및 길이가 최소 52%에서 최대 85%까지 저감되는 것으로 평가하였다. (5) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa) 콘크리트에서 0.5wt%의 F-SBA 첨가에 따른 촉진 중성화 평가 결과 시험체 모두 중성화가 진행되지 않았으며, 40MPa 및 50MPa를 대상으로 상대동탄성계수를 300사이클까지 평가한 결과 거의 저하되지 않음에 따라 동결융해 저항성도 약간 향상되는 것으로 평가하였다. (6) 고강도 콘크리트에 규불화염계 혼화제(F-SBA) 적용 시 수밀성이 향상되고 균열 발생이 저감되며 촉진중성화 및 동결융해저항성의 개선 등 내구성 향상에 따른 F-SBA의 실용화 가능성을 확인하였다.
경제 산업의 급속한 발전으로 인해 건물 구조가 대규모 및 초고층으로 증가하고 건설 생산 활동이 크게 변화하고 있다. 이러한 구조물에 적용되는 콘크리트의 압축강도는 일반적으로 약 450~500kgf/cm²이며, 100층 이상의 경우800~1,000kgf/cm²의 초고강도 콘크리트가 건설 현장에서 사용된다. 고강도 콘크리트의 기계적 물성은 이미 잘 알려져 있지만, 자기수축 및 건조수축에 의한 균열이나 대형 부재로 인해 수화열에 의한 온도균열 대책이 미흡하다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 수밀성 향상, 균열 저감, 촉진중성화 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 규불화염계 수밀성 균열 저감제(F-SBA)를 개발한 후 시멘트 페이스트에 적용하여 화학적 특성을 평가하고 고강도 배합(40MPa, 50MPa, 70MPa)의 모르타르 및 콘크리트에 적용하여 각종 공학적 특성, 수밀성능 및 내구성능을 평가하였으며, 결과는 다음과 같다. (1) 플루오로규산(H2SiF6)과 금속염(MgO, ZnO, Ca(NO3)2)을 이용하여 수밀성, 균열 저감 및 내구성이 향상될 수 있는 고강도 콘크리트(40MPa, 50MPa, 70MPa)용 규불화염계 혼화제(F-SBA)를 개발하였다. (2) 개발한 F-SBA를 시멘트 페이스트에 적용하여 슬럼프 로스(Slump loss)와 응결시간에 대한 성능을 평가한 결과 첨가량이 증가할수록 슬럼프 로스가 커지고 응결시간은 지연되는 것으로 나타났으며, 미소수화열 평가 결과에서는 F-SBA를 0.5wt% 및 1.0wt%는 첨가한 것이 수화열 저감 효과에서 가장 우수한 것으로 나타났다. (3) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa)로 모르타르에 F-SBA를 첨가한 결과 첨가율이 높을수록 플로우 및 공기량은 감소하고 응결시간은 지연되는 것으로 나타났다. 또한, 압축강도는 재령 7일부터 첨가율이 높아질수록 상향되는 것으로 나타났다. 흡수계수 평가에서는 배합강도와 관계없이 0.75wt% 이하의 첨가율에서 감소하는 경향이 나타났으며 총공극부피 및 공극율에서도 유사한 경향이 나타나 F-SBA의 적정 첨가율은 0.5wt%인 것으로 판단하였다. (4) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa)로 콘크리트에 0.5wt%의 F-SBA를 첨가한 결과 공극율, 세공부피, 세공면적, 물흡수계수비와 투수비는 무첨가 콘크리트에 비해 감소되어 수밀성이 크게 향상되었으며 자유건조수축 평가 결과에서도 무 구속 상태에서의 수축 길이가 모두 저감되는 경향을 나타냈다. 또한, 소성수축과 건조수축에 의한 균열을 평가한 결과에서도 F-SBA 첨가 시 균열개수, 균열면적 및 길이가 최소 52%에서 최대 85%까지 저감되는 것으로 평가하였다. (5) 배합강도별(40MPa, 50MPa, 70MPa) 콘크리트에서 0.5wt%의 F-SBA 첨가에 따른 촉진 중성화 평가 결과 시험체 모두 중성화가 진행되지 않았으며, 40MPa 및 50MPa를 대상으로 상대동탄성계수를 300사이클까지 평가한 결과 거의 저하되지 않음에 따라 동결융해 저항성도 약간 향상되는 것으로 평가하였다. (6) 고강도 콘크리트에 규불화염계 혼화제(F-SBA) 적용 시 수밀성이 향상되고 균열 발생이 저감되며 촉진중성화 및 동결융해저항성의 개선 등 내구성 향상에 따른 F-SBA의 실용화 가능성을 확인하였다.
The rapid development of the economic industry has led to the large-scale and super-high-rise of building structures, and a significant change in construction production activities. The compressive strength of concrete applied to these structures is typically about 450–500 kgf/cm2, and for 100 stori...
The rapid development of the economic industry has led to the large-scale and super-high-rise of building structures, and a significant change in construction production activities. The compressive strength of concrete applied to these structures is typically about 450–500 kgf/cm2, and for 100 stories or more, ultra-high strength concrete of 800–1,000 kgf/cm2 is used at construction sites. The mechanical properties of high-strength concrete are already well known, but measures for temperature cracks caused by hydration heat are insufficient due to the application of cracks caused by magnetic shrinkage and drying shrinkage or large-scale members. Therefore, in this study, we developed a Fluosilicate Salt Based Waterlight Crack-Reducing Agent (F-WCA), which can improve the water tightness of concrete, crack reduction, facilitation neutralization, and freezing resistance, and applied it to cement paste to evaluate chemical properties. The results are as follows.(1) F-SBA for high strength concrete (40MPa, 50MPa, 70MPa) was developed to improve water tightness, crack reduction and durability using fluorosilicate and metal salts.(2) As a result of evaluating the performance against slump loss and setting time by applying the developed F-SBA to a cement paste, it was found that the slump loss increased and the setting time was delayed as the amount of addition increased. The addition of 0.5wt% and 1.0wt% of F-SBA was found to be the best in reducing heat of hydration.(3) As a result of adding F-SBA to the mortar by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa), it was found that the higher the addition rate, the lower the flow and the amount of air and the longer the setting time. In addition, it was found that the compressive strength increased as the addition rate increased from the 7th day of age. In the absorption coefficient evaluation, regardless of the mixing strength, there was a tendency to decrease at an addition rate of 0.75wt% or less, and a similar tendency was observed in the total void volume and porosity, and it was judged that the optimal addition rate of F-SBA was 0.5 wt%.(4) The addition of 0.5 wt% F-SBA to concrete by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa) showed significant reduction in air gap rate, work volume, work area, water absorption coefficient and pitching cost compared to concrete. In addition, the results of evaluating cracks caused by plastic shrinkage and dry shrinkage showed that the number of cracks, crack area, and length were reduced from at least 52% to at least 85% when adding F-SBA.(5) In the concrete by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa), the test specimen was not neutralized by 0.5 wt% F-SBA addition, and the relative coefficient of homotropic elasticity was evaluated for 300 cycles, which showed slight improvement in freeze melting resistance.(6) The application of F-SBA to high-strength concrete confirmed the practicality of F-SBA by improving durability, such as improving water density, reducing crack generation, and improving promotion neutralization and freeze melting resistance.
The rapid development of the economic industry has led to the large-scale and super-high-rise of building structures, and a significant change in construction production activities. The compressive strength of concrete applied to these structures is typically about 450–500 kgf/cm2, and for 100 stories or more, ultra-high strength concrete of 800–1,000 kgf/cm2 is used at construction sites. The mechanical properties of high-strength concrete are already well known, but measures for temperature cracks caused by hydration heat are insufficient due to the application of cracks caused by magnetic shrinkage and drying shrinkage or large-scale members. Therefore, in this study, we developed a Fluosilicate Salt Based Waterlight Crack-Reducing Agent (F-WCA), which can improve the water tightness of concrete, crack reduction, facilitation neutralization, and freezing resistance, and applied it to cement paste to evaluate chemical properties. The results are as follows.(1) F-SBA for high strength concrete (40MPa, 50MPa, 70MPa) was developed to improve water tightness, crack reduction and durability using fluorosilicate and metal salts.(2) As a result of evaluating the performance against slump loss and setting time by applying the developed F-SBA to a cement paste, it was found that the slump loss increased and the setting time was delayed as the amount of addition increased. The addition of 0.5wt% and 1.0wt% of F-SBA was found to be the best in reducing heat of hydration.(3) As a result of adding F-SBA to the mortar by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa), it was found that the higher the addition rate, the lower the flow and the amount of air and the longer the setting time. In addition, it was found that the compressive strength increased as the addition rate increased from the 7th day of age. In the absorption coefficient evaluation, regardless of the mixing strength, there was a tendency to decrease at an addition rate of 0.75wt% or less, and a similar tendency was observed in the total void volume and porosity, and it was judged that the optimal addition rate of F-SBA was 0.5 wt%.(4) The addition of 0.5 wt% F-SBA to concrete by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa) showed significant reduction in air gap rate, work volume, work area, water absorption coefficient and pitching cost compared to concrete. In addition, the results of evaluating cracks caused by plastic shrinkage and dry shrinkage showed that the number of cracks, crack area, and length were reduced from at least 52% to at least 85% when adding F-SBA.(5) In the concrete by mixing strength (40MPa, 50MPa, 70MPa), the test specimen was not neutralized by 0.5 wt% F-SBA addition, and the relative coefficient of homotropic elasticity was evaluated for 300 cycles, which showed slight improvement in freeze melting resistance.(6) The application of F-SBA to high-strength concrete confirmed the practicality of F-SBA by improving durability, such as improving water density, reducing crack generation, and improving promotion neutralization and freeze melting resistance.
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