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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 고강도콘크리트 제조시 높은 단위결합 재량을 필요로 하기 때문에 발생할 수 있는 온도상승에 대한 실험적 연구로서, 높은 단위시멘트량을 줄이기 위한 혼화재료로서 플라이애시와 고로슬래 그미 분말을 사용하여, 혼화재 종류 및 대체율에 따른 고강도콘크리트의 수화열 억제효과를 비교·검토하고자 하였다.
- 플라이애시 및 고로슬래그미분말의 대체율에 따른 고강도콘크리트의 수화열 저감에 미치는 혼화재 종류 및 대체율의 영향을 검토.분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 본 실험의 실험계획 및 배합은 표 1에 나타낸 바와 같이, 고강도콘크리트의 수화열 저감에 미치는 혼화재 종류 및 대체율의 영향을 관해 비교.검토하기 위하여, 예비실험을 통하여 물결합재비는 30.
- 영향을 관해 비교.검토하기 위하여, 예비실험을 통하여 물결합재비는 30.5%, 단위수량은 171kg/m3로 설정하였으며, 시멘트 중량에 대한 플라이애시 대체율은 15, 30, 45%, 고로슬래그미분말 대체율은 30, 45, 60%의 각각 3수준으로 설정하였다. 고성능감수제 첨가량은 고성능감수제의 영향을 배제하기 위하여 1.
- 5%, 단위수량은 171kg/m3로 설정하였으며, 시멘트 중량에 대한 플라이애시 대체율은 15, 30, 45%, 고로슬래그미분말 대체율은 30, 45, 60%의 각각 3수준으로 설정하였다. 고성능감수제 첨가량은 고성능감수제의 영향을 배제하기 위하여 1.6%로 동일 첨가하였다.
- 측정항목은 굳지않은 콘크리트의 경우 비빔직후의 공기량 및 슬럼프-플로우 시험을 실시하였으며, 플라이애시 및 고로슬래그미분말 대체율에 따른 고강도콘크리 트의 수화열 억제효과를 검토하기 위해서 미소수화열분석과 간이단열온도상승시험을 실시하였다. 또한, 경화콘크리트의 경우 압축강도 발현성상을 분석.
- 효과를 검토하기 위해서 미소수화열분석과 간이단열온도상승시험을 실시하였다. 또한, 경화콘크리트의 경우 압축강도 발현성상을 분석.검토하기 위해 재령 7, 28일에서 압축강도를 측정하였으며, 표준공시체와의 비교를 위한 코아공 시체의 압축강도를 재령 7, 28일에 측정하였다.
- 또한, 경화콘크리트의 경우 압축강도 발현성상을 분석.검토하기 위해 재령 7, 28일에서 압축강도를 측정하였으며, 표준공시체와의 비교를 위한 코아공 시체의 압축강도를 재령 7, 28일에 측정하였다.
- 콘크리트의 비빔방법은 그림 1에서 보는 바와 같이 혼화재, 시멘트, 잔골재를 먼저 건비빔 한 후, 물, 굵은골재 및 고성능감수제를 투입하는 분할투입 방식을 실시하였으며, 비빔시간은 총 210초가 소요되었다.
- 혼화재 종류별 경과시간에 따른 수화발열 특성을 파악하기 위하여, 혼화재 대체율별로 물결합재비를 50%로 설정하여 20℃ 의 환경조건에서 72시간 동안의 경과시간에 따른 수화발열량을 미소수화열량계를 이용하여 측정하였다.
- 간이단열온도상승 시험은 그림 2와 같은 단열재로 단열을 실시 한 용량 64 C (40X40 X 40cm)의 거푸집을 제작하여 비빔 직후에 콘크리트를 타설한 후, 고강도콘크리트의 수화반응에 의한 수화반응열을 측정하기 위해 열전자쌍인열전대 (Thermocouple)를 콘크리트의 중앙부에 정착하여 Maturity meter로써 콘크리트 내부의 온도변화를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 재료의 물리적 성질은 표 2와 같이 시멘트는 I종 보통포틀랜 드시 멘트를 사용하였으며 , 혼화재는 분말도 2, 976cm2/g의 플라이애시와 분말도4,379cm2/g의 고로슬래그미분말을 사용하였다. 또한, 고성능감수제는 나프탈렌계를 사용하였으며, 골재로서 잔골재는 조립율 3.
- 그미분말을 사용하였다. 또한, 고성능감수제는 나프탈렌계를 사용하였으며, 골재로서 잔골재는 조립율 3.04의 제염사, 굵은골재는 최대치수 20mm, 조립율 6.02의 부순자갈을 사용하였다.
성능/효과
- 전후로 최고발열속도를 나타내고 있다. Plain의 경우 최고발열속도가 2.97cal/g/h로 나타났으며, FA 및 BFS의 대체율이 증가할수록 발열속도가 저감됨을 알 수 있으며, Plain에 비해 FA 및 BFS의 대체에 의한 수화발열속도의 저감율은 FA45의 경우 45.5%, BFS60의 경우 42.4%로 나타났다.
- 또한, 혼화재 종류 및 대체율별 72시간 경과 후의 미소수화발열량은 Plain의 경우 64.8cal/g으로 나타났으며, FA 및 BFS의 대체율이 중가할수록 수화발열량이 감소하는 것을 알 수 있다. 혼화재 종류별로 살펴보면 FA의 경우 FA15, FA30, FA45로 대체율이 증가함에 따라 각각 55.
- 배합별로 살펴보면 Plain의 경우 최고온도는 80℃로 나타났으며, FA의 경우 FA15가 75℃, FA30이 67℃, FA45가 62℃로서 Plain에 비 해 FA 대 체 율이 증가함에 따라 5~35℃ 온도저감 효과가 나타났다. 그러나, BFS의 경우 대체율별 최대온도는 BFS30이 80℃, BFS45가 79℃, BFS60이 76℃로서 대체율에 관계없이 Plain과 유사한 수준의 최고온도를 보이고 있슴을 알 수 있다.
- 또한, 최고온도 도달시간을 살펴보면 Plain은 20시간, FA 의 경우 FA15, FA30 및 FA45는 각각 25.5시간, 30.5시간 및 42.5시간으로 FA의 대체율이 증가할수록 최고온도 도달 시간이 지연되고 있으며, BFS 의 경우도 BFS30, BFS45, BFS60은 각각 22.5시간, 24시간 및 35.5시간으로 BFS의 대체율이 증가할수록 최고온도 도달시간이 지연되고 있슴을 알 수 있다.
- 또한, 콘크리트의 온도이력곡선에서 발열이 급격히 직선적으로 상승하는 시점에서 최고온도까지의 온도차를 시간으로 나눈 값인 온도상승속도의 경우 Plain은 4.00℃/h로 나타났으며, FA15는 3.33℃/h, FA30은 2.31 ℃/h, FA45는 1.41℃/h로 FA 대체율이 증가할수록 최고온도에 도달하는 온도상승속도도 지연되는 것으로 나타났으며, BFS의 경우에 있어서도 BFS30은 3.13℃/h, BFS45는 3.38℃/h, BFS60은 2.56℃/h로 BFS 대체율이 증가할수록 온도상승속도가 지연되는 것으로 나타났으나, FA 대체의 경우에 비하여 그 효과는 적은 것으로 나타났다.
- 그림 7은 미소수화발열량과 간이단열온도시험의 최고 단열온도의 관계를 나타낸 것으로 FA 및 BFS의 대체율이 증가할수록 미소수화발열랑 및 최고단열온도가 낮아지는 것을 알 수 있으며, 특히 FA의 경우 미소수화발열량이 증가할수록 단열온도가 급속하게 증가하는 것으로 나타났으나 BFS의 경우에는 다소 완만하게 증가하고 있다. 이는 BFS의 경우 온도의존성이 FA에 비해 크기 때문에 주변온도가 높을수록 수화반응이 보다 활발하게 이루어져 단열조건하에서 실험할 경우 시료내부에서 발생한 수화열에 의해 온도가 상승하게 되고, 이것이 수화반응을 촉진시켜 결과적으로 간이단열온도가 크게 나타나는 결과를 가져온 것으로 사료된다.
- 1) 미소수화열분석 및 간이단열온도상승시험 결과 FA 및 BFS를 대체함으로서 수화열 저감 효과를 가져올 수 있었다.
- 2) 고로슬래그미분 말의 경우 최고온도도달시간의 지연효과를 얻을수 있었지만 온도저감효과는 플라이애시에 비해 다소 낮은 것으로 나타났다. 이는 고로슬래그미분말의 경우 온도의존성이 플라이애시에 비해 크기 때문에 주변온도가 높을수록 수화반응이 보다 활발하게 이루어져 단열조건하에서 실험할 경우 시료내부에서 발생한 수화열에 의해 온도가 상승하게 되고, 이것이 수화반응을 촉진시켜 결과적으로 간이단열온도상승이 커지는 결과를 가져온 것으로 사료된다.
- 3) 미소수화발열량과 간이단열온도의 경우 FA 및 BFS의 대체율이 증가할수록 미소수화발열랑 및 최고단열온도가 낮아지는 것을 알 수 있으며, 특히 FA의 경우 미소수화발열량이 증가할수록 단열온도가 급속하게 증가하는 것으로 나타났으나 BFS의 경우에는 다소 완만하게 증가하고 있다.
- 4) 표준공시체의 경우 FA 및 BFS의 대체율이 증가할수록 압축강도가 상대적으로 감소하고 있으며, FA에 비하여 BFS의 압축강도가 높게 발현되고 있다. 또한 재령 7일에서의 코아공시체의 압축강도를 살펴보면 표준공시체보다 높은 압축강도를 발현하고 있으며, 재령 28일의 경우에는 표준공시체의 압축강도와 유사한 수준으로 나타났다.
- 압축강도가 높게 발현되고 있다. 또한 재령 7일에서의 코아공시체의 압축강도를 살펴보면 표준공시체보다 높은 압축강도를 발현하고 있으며, 재령 28일의 경우에는 표준공시체의 압축강도와 유사한 수준으로 나타났다.
- 따라서 미소수화발열속도 및 미소수화발열량은 FA 및 BFS의 대체율이 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 있는데, 이는 결합재 중의 시멘트량 감소에 기인한 것으로 사료된다.
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