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문제 정의
- 검토하고, 활성황토의 대체율에 따른 콘크리트의 특성을 비교 . 검토하여 천연재료인 황토를 콘크리트용 혼화재로서 활용하기 위한 기초자료로 제시하고자 하였다.
- 따라서, 본 연구의 목적은 황토의 콘크리트용 혼화재로서 적용성을 검토하기 위해, 무기질 혼화재의 종류에 따른 콘크리트의 물성을 비교 . 검토하고, 활성황토의 대체율에 따른 콘크리트의 특성을 비교 .
- 시멘트 혼화재로서 황토를 사용한 콘크리트의 특성을 검토하기 위해, 혼화재 종류별 활성황토 대체율별 굳지 않은 콘크리트와 경화 콘크리트의 성상을 검토한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- [ 시리즈에서는 혼화재 종류에 따른 콘크리트의 물성을 비교. 검토하기 위해, 혼화재 종류를 플라이애시, 실리카 흄, 고로슬래그 및 활성화시키지 않은 생황토와 활성화시킨 활성황토로 설정하였으며, 기존의 연구보고%를 토대로혼화재의 대체율을 20%로 설정하였다.
- 물성을 비교 . 검토하고, 활성황토의 대체율에 따른 콘크리트의 특성을 비교 . 검토하여 천연재료인 황토를 콘크리트용 혼화재로서 활용하기 위한 기초자료로 제시하고자 하였다.
- 검토하기 위해, 혼화재 종류를 플라이애시, 실리카 흄, 고로슬래그 및 활성화시키지 않은 생황토와 활성화시킨 활성황토로 설정하였으며, 기존의 연구보고%를 토대로혼화재의 대체율을 20%로 설정하였다.
- 비교 . 검토하기 위해, 활성황토의 대체율을 0, 10, 20, 30%의 4수준으로 설정하였다
- 모든 시리즈에서 물-결합재비를 55 %, 잔골재율을 密 %로 하였으며, I시리즈에서는 혼화재 종류에 따른 비교. 평가를 실시하였으며, II시리즈에서는 활성황토 대체율별 콘크리트의 물성을 비교 .
- 비빔 방법은 100 « 강제식 팬타입 믹서를 사용하였으며 , 잔골재1/2+결합재+잔골재1/2(30초)-물+고성능감수제(30초)굵은골재(60초) 순으로 비빔을 하였으며, 총 소요 시간은 2분이 소요되었다.
- 평가를 실시하였으며, II시리즈에서는 활성황토 대체율별 콘크리트의 물성을 비교 . 평가하였다.
대상 데이터
- 사용하였다. 목표슬럼프를 만족시키기 위해 나프탈렌 계고 성능 감수제를 사용하였으며 , 잔골재는 제염 사, 굵은 골재는 부순자갈을 사용하였다
- 본 실험에 사용된 황토는 경남 하동산으로, 주요성분은 SiCh, AI2Q3 및 FeQs 이고, 각각의 화학적 조성을 Table 4에 나타내었다.
- 시멘트는 1종 보통포틀랜드시멘트를 사용하였으며, 혼화재는 플라이 애시, 실리카흄, 고로슬래그와 활성화시 키지않은 생황토 및 850 ℃로 가열하여 활성화시킨 활성 황토를 사용하였다. 목표슬럼프를 만족시키기 위해 나프탈렌 계고 성능 감수제를 사용하였으며 , 잔골재는 제염 사, 굵은 골재는 부순자갈을 사용하였다
- 흔화재로서 황토의 사용가능성을 검토하기 위해 본 실험에 사용된 콘크리트는 보통강도 영역의 콘크리트로서 물 결합재 비를 55 %로 설정하였으며, 동일한 유동성을 확보하기 위해 목표슬럼프를 I7±2cm로 설정하였다.
성능/효과
- 1) 혼화재 종류에 따른 굳지않은 콘크리트의 성상에서 황토를 대체한 경우 목표슬럼프를 만족시키기 위한 고성능 감수제의 첨가율은 다소 증가하는 것으로 나타났다.
- 2) 혼화재 종류에 따른 강도발현성상은 SF가 가장 높게 나타났다 AHT의 경우 모든 재령에서 FA, BFS 보다 높은 강도를 발현하는 것으로 나타나, 혼화재로서 AHT의사용이 가능할 것으로 사료되며, 조기강도의 확보도 가능할 것으로 사료된다.
- 3) 황토의 활성유무에 따른 강도발현 성상은 AHT의 경우 높은 강도발현 수준을 보이고 있으나, NHT는 OPC보다 강도발현수준이 낮게 나타나고 있어서, 황토를 혼화재로 사용하기 위해서는 고온 가열(450~1000 ℃)에 의한 활성화가 필요할 것으로 사료된다.
- 4) 曲의 대체율에 따른 굳지않은 콘크리트의 성상에서 대체율이 증가할수록 소요의 유동성을 확보하기 위한 고성능 감수제의 첨가율은 증가하는 것으로 나타났으며, 공기량은 감소하는 것으로 나타나, 활성황토를 혼 화재로 사용할 경우 고성능 AE감수제의 사용을 고려해야 될 것으로 사료된다.
- 5) AHT의 대체율에 따른 강도발현성상은 대체율 20 % 가 가장 높은 것으로 나타났으며, 30 %는 오히려 OPC에 비해 강도가 저하하는 것으로 나타나, 본 연구의 범위인 일반 강도 영역의 콘크리트에서는 활성황토를 시멘트 혼화 재료로 사용시 시멘트 중량대비 대체율이 약 10~20 % 내외에서 적정하게 나타난 것으로 확인되었다.
- BFS의 경우 표면이 매끈하고 비빔수의 흡수가 거의 없어서 목표슬럼프를 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율이 가장 낮은 것으로 나타났으며, SF는 분말도가 매우 높기 때문에 점성이 증가하여 유동성을 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율이 가장 높은 것으로 나타났다. 황토를 대체한 경우 황토의 가공방법에 따른 NHT와 AHT의 고성능감수제 첨가율은 유사한 분말도의 FA나 BFS에 비해 다소 높게 나타나고 있으며, 이는 황토 입자가 개기공구조發를 이루고 있어서 다른 혼화재에 비해 비빔 수의 흡수량이 상대적으로 큰 것에 기인흐}는 것으로 사료된다.
- 3의 범위로, FA 와 BFS에 비해 압축강도 발현비가 높게 나타나고 있다. FA의 경우 재령 56일 이후에는 OPC보다 강도발현이 높은 것으로 나타났으며, BFS의 경우 재령 28일 이후의 압축강도 발현비는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 또한 NHT의 경우 모든 재령에서 압축강도 발현비가 1.
- Fig. 8은 활성황토 대체율에 따른 공기량과 단위용적 중량을 나타낸 것으로 활성황토 대체율이 증가할수록 공기량은 감소하는 경향을 나타내고 있으며, 특히 대체율 20, 30 %의 경우 OPC에 비해 공기량은 약 1% 정도 저하하는 것으로 나타났다.
- NHT의 경우 OPC보다 모든 재령에서 압축강도가 저하하는 것으로 나타나, 점토질 포졸란을 사용할 경우 활성화시켜야 포졸란반응을 일으킨다는 기존의 연구보고源)와 일치하는 것으로 나타났다.
- SF의 경우 모든 재령에서 가장 높은 강도발현비를 보이고 있으며, 재령에 따른 압축강도 발현비가 1.6~L7의 범위에 있는 것으로 나타났다.
- 단위용적중량의 변화는 OPC가 가장 높게 나타나고 있으며, 혼화재 종류에 따른 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.
- 단위용적중량의 변화는 활성황토 대체율이 증가할 수록단위용적 중량은 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 황토 입자가 개기공구조2)에 의해 다공질을 이루고 있으며, 또한 시멘트에 비해 비중이 작기 때문에 대체율이 증가할 수록단위용적 중량은 감소하는 것으로 사료된다.
- 나타내고 있다. 대체율 10%의 압축강도 발현비는 1.10 내외로 재령의 경과에 따른 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, 대체율 20 %는 모든 재령에서 가장 높은 압축강도 발현비를 나타내고 있으나, 재령이 경과함에 따라 다소 감소하는 경향을 나타내고 있다.
- 대체율 20 %는 발현비가 1.20내외로 모든 재령에서 가장 높은 발현비 나타내고 있어 압축강도의 발현비와 유사한 경향을 보이고 있으며, 10 %의 경우도 1.10 내외의 범위로 OFC에 비해 강도발현수준이 높은 것으로 나타났으나, 대체율 30 %의 경우 발현비가 0.91 내외로 OPC에 비해 강도발현수준이 낮게 나타났다
- 황토를 대체한 경우 황토의 가공방법에 따른 NHT와 AHT의 고성능감수제 첨가율은 유사한 분말도의 FA나 BFS에 비해 다소 높게 나타나고 있으며, 이는 황토 입자가 개기공구조發를 이루고 있어서 다른 혼화재에 비해 비빔 수의 흡수량이 상대적으로 큰 것에 기인흐}는 것으로 사료된다. 또한 NHT에 비해 AHT가 고성능감수제의 첨가율이 큰 것으로 나타났는데, 이는 황토를 활성화시키기 위해 가열할 경우, 황토 내부의 층간수4)가 증발하여 NHT에비해 비빔수의 흡수량이 증가한데 기인한 것으로 사료된 Fig. 2는 혼화재 종류별 공기량 및 단위용적중량을 나타낸 것으로 혼화재를 혼입한 콘크리트의 공기량은 OPC 에 비해 다소 저하하는 것으로 나타났다. 혼화재 종류에 따른 공기량은 BFS의 경우 공기량이 가장 높게 나타나고 있으며, AHT의 경우 FA와 SF보다 공기량이 높게 나타나고 있어, 소요의 공기량을 확보하기 위해 AE제를 사용할 경우 FA 및 SF보다 AHT가 다소 효과적일 것으로 사료된다.
- FA의 경우 재령 56일 이후에는 OPC보다 강도발현이 높은 것으로 나타났으며, BFS의 경우 재령 28일 이후의 압축강도 발현비는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 또한 NHT의 경우 모든 재령에서 압축강도 발현비가 1.0 이하로 나타나 활성화시키지 않은 생황토의 경우 포졸란 반응에 의한 강도증진 효과가 없는 것으로 나타났다.
- 장기재령인 56, 91일에 있어서도 AHT의 경우 FA나 BFS보다 높은 강도발현수준을 보이고 있어서, 점토질 포졸란이 플라이 애시보다 활발한 포졸란반응을 일으킨다는 기존의 연구보고軍 와 일치하는 것으로 나타났으며, 혼화 재료로서 활성황토의 사용 가능성이 매우 큰 것으로 사료된다.
- 활성 황토의 대체율이 증가할수록 고성능감수제의 첨가율이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 황토 대체에 따른 황토의 비빔수 흡수량이 증가하기 때문인 것으로 사료되며, 황토를 사용할 경우 소요의 유동성을 확보하기 위해서는 고성능감수제의 첨가량을 고려할 필요가 있을 것으로 사료된다.
- 활성황토 대체율 10, 20%에서는 모든 재령에서 OPC에 비해 압축강도 발현수준이 높게 나타나고 있으며, 재령의 증가에 따라서도 약간씩 더 높은 수준을 보이고 있다. 이는 활성황토에 존재하는 활성 AhOs성분과 활성 SiQ성분이 시멘트내의 Ca(OH》와의 반응에 의한 불용성 화합물을 생성하는 포졸란반응이 진행되어 압축강도 증진 효과가 나타난 것으로 판단된다.
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