고유동 콘크리트용 분리저감형 유동화제의 최적배합비 결정 Determination of Optimal Mixture Proportion of Segregation Reducing Type Superplasticizer for High Fluidity Concrete원문보기
고유동 콘크리트를 제조할 경우는 유동성 향상을 위한 다량의 고성능 감수제와 재료분리를 방지하기 위한 다량의 분체 혹은 증점제로 말미암아 제조비용이 고가이고, 또한 품질관리에도 많은 어려움이 있다. 그러므로, 본 연구에서는 유동성 및 재료분리 저항성이 우수한 고유동 콘크리트를 경제적으로 제조하기 위하여 분리저감형 유동화제의 최적배합비를 결정한 다음, 유동화 공법으로 접근하는 것을 검토하였다. 실험결과로 유동화제 첨가량이 증가할수록 유동성 및 블리딩량은 증가하였고, 공기량 및 재료분리저항성은 저하하는 것으로 나타났다. 따라서, 여기에 증점제를 첨가함에 따라 양호한 유동성에서 블리딩량이 저하하였고, 재료분리저항성도 증대되었는데, 마지막으로 AE제량 증가에 따라 저하된 공기량이 회복되므로써 양질의 분리저감형 유동화제로 최적배합비를 결정할 수 있었다. 경화 콘크리트 특성으로 유동화 공법으로 제조된 고유동 콘크리트의 압축강도는 베이스 콘크리트보다 증가하는 것으로 나타났고, 무다짐 공시체의 압축강도는 표준다짐 공시체의 압축강도와 유사한 것으로 나타나 다짐 방법간의 차이는 없는 것으로 나타났다.
고유동 콘크리트를 제조할 경우는 유동성 향상을 위한 다량의 고성능 감수제와 재료분리를 방지하기 위한 다량의 분체 혹은 증점제로 말미암아 제조비용이 고가이고, 또한 품질관리에도 많은 어려움이 있다. 그러므로, 본 연구에서는 유동성 및 재료분리 저항성이 우수한 고유동 콘크리트를 경제적으로 제조하기 위하여 분리저감형 유동화제의 최적배합비를 결정한 다음, 유동화 공법으로 접근하는 것을 검토하였다. 실험결과로 유동화제 첨가량이 증가할수록 유동성 및 블리딩량은 증가하였고, 공기량 및 재료분리저항성은 저하하는 것으로 나타났다. 따라서, 여기에 증점제를 첨가함에 따라 양호한 유동성에서 블리딩량이 저하하였고, 재료분리저항성도 증대되었는데, 마지막으로 AE제량 증가에 따라 저하된 공기량이 회복되므로써 양질의 분리저감형 유동화제로 최적배합비를 결정할 수 있었다. 경화 콘크리트 특성으로 유동화 공법으로 제조된 고유동 콘크리트의 압축강도는 베이스 콘크리트보다 증가하는 것으로 나타났고, 무다짐 공시체의 압축강도는 표준다짐 공시체의 압축강도와 유사한 것으로 나타나 다짐 방법간의 차이는 없는 것으로 나타났다.
High fluidity concrete needs high dosage of superplasticizer to acquire sufficient fluidity and high contents of fine powder and viscosity agents to prevent segregation. But it requires high manufacturing cost and has difficult in quality control. Therefore, in this paper, determination of optimal m...
High fluidity concrete needs high dosage of superplasticizer to acquire sufficient fluidity and high contents of fine powder and viscosity agents to prevent segregation. But it requires high manufacturing cost and has difficult in quality control. Therefore, in this paper, determination of optimal mixture proportion of segregation type superplasticizer for high fluidity concrete and manufacturing high fluidity concrete by applying developed segregation reducing type superplasticizer are discussed using flowing concrete method. According to test results, as dosage of superplasticizer increases, it shows that fluidity and bleeding increase, while air contents and ratio of segregation resistance decrease. It also shows that adding viscosity agent into it reduce bleeding and improve segregation resistance. Dosage of AE agent into it containing viscosity agent recovers loss of air contents during flowing procedure. Combination of proper contents of superplasticizer, viscosity agent and AE agent make possible to develope segregation reducing type superplasticizer Compressive strength of high fluidity concrete applying flowing method with it is higher than that of base concrete. No differences of compressive strength between compacting methods are found.
High fluidity concrete needs high dosage of superplasticizer to acquire sufficient fluidity and high contents of fine powder and viscosity agents to prevent segregation. But it requires high manufacturing cost and has difficult in quality control. Therefore, in this paper, determination of optimal mixture proportion of segregation type superplasticizer for high fluidity concrete and manufacturing high fluidity concrete by applying developed segregation reducing type superplasticizer are discussed using flowing concrete method. According to test results, as dosage of superplasticizer increases, it shows that fluidity and bleeding increase, while air contents and ratio of segregation resistance decrease. It also shows that adding viscosity agent into it reduce bleeding and improve segregation resistance. Dosage of AE agent into it containing viscosity agent recovers loss of air contents during flowing procedure. Combination of proper contents of superplasticizer, viscosity agent and AE agent make possible to develope segregation reducing type superplasticizer Compressive strength of high fluidity concrete applying flowing method with it is higher than that of base concrete. No differences of compressive strength between compacting methods are found.
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제안 방법
경화 콘크리트의 실험으로 압축 및 인장강도 시험용 공 시체 제작은 KS F 2403에 따라 (/>10x20cm 시험체로 제작하여 계획된 재령동안 수중양생(20±3℃)하였고, 압축 및 인장강도 시험은 KS F 2405 및 2423에 의거 실시하였다 또한 압축강도는 재령 28일에서의 표준다짐과 무다짐 공 시체의 압축강도를 비교하는 것으로 하였다
1과 같은 순서에 따라 실시하였다. 굳지않은콘크리트의 실험으로 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에따라 실시하였고, 슬럼프플로우는 슬럼프 측정이 끝난 후최대직경과 이에 직교하는 직경의 평균치로 하였다. 공기량은 KS F 2421 규정(공기실 압력법), 블리딩 시험은 KS F 2414 규정에 의거 측정하였다.
공기량은 KS F 2421 규정(공기실 압력법), 블리딩 시험은 KS F 2414 규정에 의거 측정하였다. 굵은골재 씻기시험은 콘크리트 중의 굵은골재 분포상태로써 콘크리트의 분리저항성을 평가하기 위한 것으로, 실험방법은 슬럼프 플로우 시험이 완료된 시료에 대하여 지름 20 cm의 원으로 시료를분리하여 20cm이내의 시료와 이외의 시료를 채취한 다음각 시료의 중량을 측정하고 5mm체 씻기시험으로 굵은골재를 채취한 다음, 표면건조포화상태로 만들어 중량을 측정하였다. 측정된 골재 중량으로부터 내외 측의 굵은골재분포율을 산출하고 이때 20 cm 이내의 굵은골재 분포율에대한 외측의 굵은골재 분포율의 비율을 재료분리 저항률로 하였다.
그러므로 본 연구에서는 유동화 공법을 도입하여 유동화제의 유동성능을 극대화시켜 유동화제량을 최소화하므로써 경제성을 성취하고, 또한 유동화 과정에서 발생하는 재료 분리 및 공기량 저하를 유동화제에 증점제 및 AE제를 일정비율로 첨가시켜 해결하는 고유동 콘크리트용 분리 저감형 유동화제(가칭, 이하 분리저감형 유동화제라 칭함)의 최적배합비를 결정하므로써 품질관리에 편리성을도모하므로써 새로운 형태의 고유동 콘크리트 제조에 한방 법을 제안한다.
또한, 압축강도의 경우는 재령 28일에서 표준다짐 공시체와무다짐 공시체의 압축강도를 비교하는 것으로 하였다
먼저, 배합사항으로 베이스 콘크리트의 물시멘트비는 40 % 하나의 수준으로 하였고, 목표 슬럼프는 18+2.5 cm, 목표 공기량은 4.5±1.5%로 하였다.
본 연구의 실험방법으로, 먼저, 콘크리트의 혼합은 강제식 팬믹서를 사용하여 첨가한 혼화제가 충분히 혼합될 수있도록 Fig. 1과 같은 순서에 따라 실시하였다. 굳지않은콘크리트의 실험으로 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에따라 실시하였고, 슬럼프플로우는 슬럼프 측정이 끝난 후최대직경과 이에 직교하는 직경의 평균치로 하였다.
시리즈 Ⅱ에서는 시리즈 I 에서 결정된 적정의 유동화제량에 증점제 첨가량을 변화시켜 재료분리가 발생하지 않는 적정의 증점제량을 결정하는 것으로 하였다 또한 시리즈 HI에서는 시리즈 I 및 II에서 결정된 적정의 유동화제와 증점제량에 AE제 첨가량을 변화시켜 베이스 콘크리트 수준을 만족하는 적정의 AE제 첨가량을 결정하는 것으로 하였다.
실험사항으로 굳지않은 콘크리트에서는 슬럼프 슬럼프 플로우, 공기량 굵은골재 씻기시험 및 블리딩 시험을 계획하였고, 경화 콘크리트에서는 재령 7, 28 및 91일의 압축강도와 재령 28일의 인장강도를 측정하는 것으로 하였다. 또한, 압축강도의 경우는 재령 28일에서 표준다짐 공시체와무다짐 공시체의 압축강도를 비교하는 것으로 하였다
굵은골재 씻기시험은 콘크리트 중의 굵은골재 분포상태로써 콘크리트의 분리저항성을 평가하기 위한 것으로, 실험방법은 슬럼프 플로우 시험이 완료된 시료에 대하여 지름 20 cm의 원으로 시료를분리하여 20cm이내의 시료와 이외의 시료를 채취한 다음각 시료의 중량을 측정하고 5mm체 씻기시험으로 굵은골재를 채취한 다음, 표면건조포화상태로 만들어 중량을 측정하였다. 측정된 골재 중량으로부터 내외 측의 굵은골재분포율을 산출하고 이때 20 cm 이내의 굵은골재 분포율에대한 외측의 굵은골재 분포율의 비율을 재료분리 저항률로 하였다.
대상 데이터
골재로서 잔 . 굵은골재는 충북 청원군 옥산산 강모래 및 부순굵은골재를 사용하였는데, 그 물리적 성질은 Table 4와 같다.
본 실험의 사용재료로서 시멘트는 국내산 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였는데, 그 물리적 성질은 Table 3과 같다. 골재로서 잔 .
굳지않은콘크리트의 실험으로 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에따라 실시하였고, 슬럼프플로우는 슬럼프 측정이 끝난 후최대직경과 이에 직교하는 직경의 평균치로 하였다. 공기량은 KS F 2421 규정(공기실 압력법), 블리딩 시험은 KS F 2414 규정에 의거 측정하였다. 굵은골재 씻기시험은 콘크리트 중의 굵은골재 분포상태로써 콘크리트의 분리저항성을 평가하기 위한 것으로, 실험방법은 슬럼프 플로우 시험이 완료된 시료에 대하여 지름 20 cm의 원으로 시료를분리하여 20cm이내의 시료와 이외의 시료를 채취한 다음각 시료의 중량을 측정하고 5mm체 씻기시험으로 굵은골재를 채취한 다음, 표면건조포화상태로 만들어 중량을 측정하였다.
성능/효과
1) 유동화제 첨가량 증가에 따른 슬럼프 및 슬럼프 플로우 경우 첨가율 0.9% 까지는 증가하였지만, 그 이상에서는 거의 변화 없는 것으로 나타났고, 공기량 및 재료 분리 저항률은 저하하였으며, 블리딩량은 크게 증가하는 것으로 나타났다.
2) 증점제 첨가량 증가에 따른 슬럼프 슬럼프 플로우및 공기량은 유사하거나 약간 저하하는 것으로 나타났지만, 재료분리 저항률은 첨가율 0.55% 이상에서 90% 이상으로 양호하게 나타났고, 블리딩 량도 0.02 ciH/cn?정도로 양호한 결과를 얻었다.
3) AE제 첨가량 증가에 따른 슬럼프 및 슬럼프 플로우는 약간 증가하는 경향으로 나타났고, 재료분리 저항률 및블리딩량은 유사한 것으로 나타났으나, 특히 공기량은 급격히 증가하여 AE제 0.015 %에서 베이스 콘크리트의 공기량으로 회복하는 것을 확일할 수 있었다.
4) 고유동 콘크리트의 압축강도는 베이스 콘크리트보다 유동성 증가에 따른 충전성 향상으로 약간 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 표준다짐 공시체의 압축강도와 무다짐공시체의 압축강도는 약간의 차이는 있지만, 다짐 방법 간의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
5) 종합적으로 유동화 공법 도입에 의한 고유동 콘크리트 제조용 분리저감형 유동화제는 멜라민계 유동화제 : PEO 증점제 : AE제를 1 : 0.61 : 0.017의 비율로 혼합하여 사용할 경우 워커빌리티 향상, 재료분리 방지 및 양호한 역학적 성질을 발휘할 수 있는 분리저감형 유동화제의 품질을향상시킬 수 있었다
그러나, 증점제 첨가량이 증가할수록 재료분리 저항률은증가하였는데, 특히 증점제 첨가량 0.5% 이상에서 재료분리저항률은 90% 이상으로 나타났다S3). 재료분리의 판정에 또 하나의 기준이 되는 블리딩량은 증점제 첨가량이증가할수록 저하하여, 0.
9% 이고, 특히 재료분리가 방지되며, 강도도 상승되는 양호한 고유동 콘크리트를 제조할수 있었다. 그러므로 본 연구범위에서 고유동 콘크리트제조용분리 저감형 유동화제를 제조하기 위하여 멜라민계유동화제를 기준으로 환산할 경우 혼합비율은 멜라민계유동화제 : PEO 증점제 : AE제를 1: 0.61:0.017의 비율로혼합할 경우 유동화제의 품질을 향상시킬 수 있는 최적배합비임을 알 수 있었다.
따라서, 유동화제 0.9%에 증점제 첨가량을 변화시켜 유동성, 재료분리 저항률 및 블리딩량을 분석한 결과 재료분리가 없는 범위에서 유동성이 양호한 증점제 첨가량은 0.55 %인 것으로 밝혀졌다.
따라서, 적정 유동화제 첨가량은 증점제 첨가에 의한 유동성 저하를 감안할 경우 슬럼프값이 24 cm, 슬럼프 플로우 값이 68cm인 유동화제 0.9 %를 결정하였다. 이때 공기량은 유동화제 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향이었고, 육안관찰 및 굵은골재 씻기시험을 통한 재료분리저항률은 크게 저하하는 것으로 나타났다 또한, 블리딩량은 유동화 제 첨가량 0.
나타났다. 또한, 표준다짐 공시체의 압축강도와 무다짐공시체의 압축강도는 약간의 차이는 있지만, 다짐 방법 간의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
먼저, 유동화제 첨가량이 증가할수록 슬럼프는 증가하다일정량 이상에서는 유사한 것으로 나타났고, 슬럼프플로우는 계속하여 증가하는 것으로 나타났다. 단, 유동화제 첨가량 1.
5는 재령 28일에서의 표준다짐 공시체의 압축강도와 무다짐 공시체의 압축강도를 산점도로 비교한 것이다. 본 실험조건에서 무다짐 압축강도는 표준다짐 압축강도에 비하여 약 3 %(12 kg£/cm2) 정도 작게 나타났다. 그러나, 분리저감형 유동화제를 이용하여 유동화 공법으로 올바르게 제조된 고유동 콘크리트는 다짐방법에 따른 차이가 거의 없는 것으로 판단된다.
시리즈 HIe 저하된 공기량을 회복시키기 위한 것으로 AE제 첨가량이 증가할수록 유동성은 유사하거나 약간 증가하는 경향으로 나타났고, 재료분리저항률 및 블리딩량도유사하였으나, 공기량은 크게 증가하는 것으로 나타났다 또한, AE제 첨가량 0.015 %에서는 베이스 콘크리트 수준의 공기량을 만족하였다.
시리즈 Ⅱ는 유동화제를 0.9% 첨가하는 배합에서 증점제첨가량을 변화시킨 것으로 증점제 첨가량이 증가할 수록슬럼프는 거의 변동이 없었고, 슬럼프플로우는 감소하는 경향이었으나, 전반적으로는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
9 %를 결정하였다. 이때 공기량은 유동화제 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향이었고, 육안관찰 및 굵은골재 씻기시험을 통한 재료분리저항률은 크게 저하하는 것으로 나타났다 또한, 블리딩량은 유동화 제 첨가량 0.6% 이상에서 크게 증가하는 경향을 보였다.
전반적으로 베이스 콘크리트와 비교할 경우 콘크리트의 압축 및 인장강도는 유동화제 0.9% 일 때 제일 큰 것으로 나타났고, 증점제 및 AE제의 첨가에 따라서는 거의 변화가 없거나 약간 저하하는 것으로 나타났다. 이 중 유동화제를 0.
종합적으로 본 실험에서는 슬럼프 18.5 cm, 슬럼프플로우 32.5 cm, 공기량 5 %인 베이스 콘크리트에 유동화제 0.9%, 증점제 0.55% 및 AE제 0.015 %를 첨가하여 유동화시 키므로써 Table 6과 같이 슬럼프 25.5 cm, 슬럼프플로우 66.8 cm, 공기량 4.9% 이고, 특히 재료분리가 방지되며, 강도도 상승되는 양호한 고유동 콘크리트를 제조할수 있었다. 그러므로 본 연구범위에서 고유동 콘크리트제조용분리 저감형 유동화제를 제조하기 위하여 멜라민계유동화제를 기준으로 환산할 경우 혼합비율은 멜라민계유동화제 : PEO 증점제 : AE제를 1: 0.
후속연구
경향으로 나타났다. 따라서, 유동화에 의하여 저하된 공기량을 베이스 콘크리트 수준으로 만족시키기 위하여는 AE제 첨가를 검토해야만 할 것으로 사료된다.
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