개정된 콘크리트 표준시방서에 허용된 양의 염화물 이온 및 제염되지 않은 해사를 잔골재로 사용할 경우 콘크리트 배합시 혼입될 염화물 이온의 거동과 고정화율을 평가하기 위해 시멘트 페이스트 내 세공용액을 추출하여 분석한 실험을 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1 재령에 따른 세공용액 내 염화물 이온 농도는 수화 진행에 따라 수화생성물에 흡착되는 염화물량의 증가로 재령이 증가하면서 감소하는 것으로 나타났으며, 세공용액 내 측정 염화물량을 고정화되지 않은 염화물로 보고 혼합수의 농도와 비교할 경우 재령 49일의 고정화율은 64~90%였다. 2. 증발수량으로 측정한 세공용액량을 기준으로 시멘트 내 염화물 고정화율을 산정한 결과 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.046~0.16%로 비교적 적은 PI~P3의 경우 염화물 고정화율이 91.8~93.5%에 이르나 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.3% 인 P4의 경우 89.1 %로 낮아지며, 시멘트 중량에 대해 0.617%의 염화물이 혼입된 PS는 혼입된 염화물 중 77%만이 고정화되었다. 3. 시멘트 중량에 대한 염화물 고정화율은 혼입량에 따라 0.015~0.475%로 나타났다. 이 중 시멘트 중량에 대해 0.091% 이상의 염화물 이온이 혼입될 경우 염화물 혼입량이 2배씩 증가함에도 염화물 고정화량은 1.7~l.8배 증가하고 있어 시멘트 중량에 대한 고정화율도 혼입량이 증가할수록 낮아졌다. 4. 염화물 혼입량이 증가함에 따라 염화물의 고정화율은 증가하지만 고정화되지 못하고 세공용액 중에 남아있는 염화물의 절대량도 크게 증가하였다.
개정된 콘크리트 표준시방서에 허용된 양의 염화물 이온 및 제염되지 않은 해사를 잔골재로 사용할 경우 콘크리트 배합시 혼입될 염화물 이온의 거동과 고정화율을 평가하기 위해 시멘트 페이스트 내 세공용액을 추출하여 분석한 실험을 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 1 재령에 따른 세공용액 내 염화물 이온 농도는 수화 진행에 따라 수화생성물에 흡착되는 염화물량의 증가로 재령이 증가하면서 감소하는 것으로 나타났으며, 세공용액 내 측정 염화물량을 고정화되지 않은 염화물로 보고 혼합수의 농도와 비교할 경우 재령 49일의 고정화율은 64~90%였다. 2. 증발수량으로 측정한 세공용액량을 기준으로 시멘트 내 염화물 고정화율을 산정한 결과 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.046~0.16%로 비교적 적은 PI~P3의 경우 염화물 고정화율이 91.8~93.5%에 이르나 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.3% 인 P4의 경우 89.1 %로 낮아지며, 시멘트 중량에 대해 0.617%의 염화물이 혼입된 PS는 혼입된 염화물 중 77%만이 고정화되었다. 3. 시멘트 중량에 대한 염화물 고정화율은 혼입량에 따라 0.015~0.475%로 나타났다. 이 중 시멘트 중량에 대해 0.091% 이상의 염화물 이온이 혼입될 경우 염화물 혼입량이 2배씩 증가함에도 염화물 고정화량은 1.7~l.8배 증가하고 있어 시멘트 중량에 대한 고정화율도 혼입량이 증가할수록 낮아졌다. 4. 염화물 혼입량이 증가함에 따라 염화물의 고정화율은 증가하지만 고정화되지 못하고 세공용액 중에 남아있는 염화물의 절대량도 크게 증가하였다.
To evaluate the bind rate and behavior of two types chloride ion-one is the chloride ion added in mixture when un-washed sea sand is used as fine aggregate, one is the chloride ion admitted in the new version of concrete standard specification, pore solution extracted in cement paste were analyzed. ...
To evaluate the bind rate and behavior of two types chloride ion-one is the chloride ion added in mixture when un-washed sea sand is used as fine aggregate, one is the chloride ion admitted in the new version of concrete standard specification, pore solution extracted in cement paste were analyzed. The results are follow. 1 As passing the time, the chloride concentration in the pore solution decreases with the Increase in the chloride content absorbed by the hydrate products. As compared with chloride contents in mixing water, the bound ratio of chloride at 49 days is 64∼90％. 2. The bound ratio of chloride in cement paste considering evaporable water as pore solution is obtained. In case of Pl∼P3(added chloride content wt of cement 0.046∼0.16 ％), the bound ratio of chloride is 91.8∼93.5 ％. P4(added chloride wt of cement 0.3％) is 89.1％, but P5(added chloride wt of cement 0.617％) bound is only 77％. 3. The bound ratio of chloride to wt of cement is 0.015∼0.475％ with adding chloride. In case chloride added over 0.091 ％ wt of cement, the bound chloride content increases 1.7∼1.8 times in spite of added chloride increase twice. The bound ratio of chloride to wt of cement decreased with the increase in the chloride content. 4. The more increase added chloride content, the more increase the bound ration of chloride. But the absolute value of chloride content in pore solution increased.
To evaluate the bind rate and behavior of two types chloride ion-one is the chloride ion added in mixture when un-washed sea sand is used as fine aggregate, one is the chloride ion admitted in the new version of concrete standard specification, pore solution extracted in cement paste were analyzed. The results are follow. 1 As passing the time, the chloride concentration in the pore solution decreases with the Increase in the chloride content absorbed by the hydrate products. As compared with chloride contents in mixing water, the bound ratio of chloride at 49 days is 64∼90％. 2. The bound ratio of chloride in cement paste considering evaporable water as pore solution is obtained. In case of Pl∼P3(added chloride content wt of cement 0.046∼0.16 ％), the bound ratio of chloride is 91.8∼93.5 ％. P4(added chloride wt of cement 0.3％) is 89.1％, but P5(added chloride wt of cement 0.617％) bound is only 77％. 3. The bound ratio of chloride to wt of cement is 0.015∼0.475％ with adding chloride. In case chloride added over 0.091 ％ wt of cement, the bound chloride content increases 1.7∼1.8 times in spite of added chloride increase twice. The bound ratio of chloride to wt of cement decreased with the increase in the chloride content. 4. The more increase added chloride content, the more increase the bound ration of chloride. But the absolute value of chloride content in pore solution increased.
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문제 정의
본 실험은 해사를 통해 혼입되는 염화물의 시멘트 경화체 내 고정화량을 평가하기 위해 시멘트 페이스트를 대상으로 세공용액의 추출 및 분석을 실시한 것이다. 시멘트 페이스트만을 대상으로 한 것은 콘크리트 내 혼입되거나 침입한 염화물이 비교적 안정한 골재 성분과는 화학적 결합을 일으키지 않고 주로 시멘트 수화물과 반응하며, 고압용기의 강성에 의한 제약으로 인해 콘크리트의 세공용액추출이 용이하지 않기 때문이다.
본 연구는 개정된 콘크리트 표준시방서에 허용된 양의 염화물 이온 및 제염되지 않은 해사를 잔골재로 사용할 경우 콘크리트 배합시 혼입될 염화물 이온의 거동과 고정화율을 평가하기 위해 시멘트 페이스트내 세공용액을 추출하여 분석한 것으로 염화물에 의한 보강철근 부식 예방 및 억제를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
I.C 분석시 세공용액에는 염화물 외에도 F, SO4, NOz 등 많은 이온이 검출되고 있으며 염화물 측정범위도 0~ 5000 ppm으로 매우 넓기 때문에, 본 실험에서는 다른 이온의 간섭 영향을 배제하고 정확한 염화물량의 측정을 위해 I.C.의 염화물 측정 범위를 30 ppm정도로 낮게 조정하였으며 범위 밖의 측정용액은 희석하여 사용하였다. 세공
cr 농도 분석에는 음이온분석기기인 이온 크로마토그라피 (Ion chromatography, 이하 I.C라 표기함)를 사용하여 측정하였다 I.C는 Dionex사의 DX-100, 분석컬럼에는 lonPac AS4A-SC를 사용하였으며, 일루먼트(Eluent)는 시료여액 내 음이온의 종류와 이온량을 측정을 돕도록 1.8 mM NaCCM1.7mM NaHCQ로 제조하여 2.0 memin 속도로 사용하였다.
개정된 콘크리트 표준시방서에 허용된 양의 염화물 이온 및 제염되지 않은 해사를 잔골재로 사용할 경우 콘크리트 배합시 혼입될 염화물 이온의 거동과 고정화율을 평가하기 위해 시멘트 페이스트 내 세공용액을 추출하여 분석한 실험을 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
공시체는 050x100 mm의 PS bottle을 이용하여 각각 3 개씩 밀봉 제작하였으며, 경화시 공시체 내의 블리딩 수를 제거하고 공시체 내의 고른 수화를 위해 초기재령 24시간까지 공시체 회전기를 이용하여 경화시켰다. 밀봉한 공시체는 20±2 ℃의 양생실에서 소정의 기간 양생 후 세공용액을 추출하였다.
공시체의 배합은 Table 2와 같이 물시멘트비를 55%로 일정하게 하였고, C「혼입량은 단위 시멘트량 350 kg, 단위 잔골 재량 800 kg일 때 잔골재(해사)에 함유된 염화물이 콘크리트에 혼입되는 것으로 산정하였다. 잔골재의 염화물함유량은 최근 개정된 콘크리트 표준시방서의 잔골재 염화물 함유량 허용치인 절건중량의 0.
비빔시 별도의 염화물을 혼입하지 않아도 시멘트에는 제조 과정중에 약간의 염화물이 혼입되므로 시멘트에 함유된 염화물이 세공용액 내의 염화물 농도에 미치는 영향을 검토하기 위해 염화물을 혼입하지 않은 시멘트 페이스트 내의 세공용액을 추출하여 I.C.로 분석하였으며 그 결과는 Table 3과 같다
세공용액 추출은 100 ton의 UTMS1血Ezu社 UH-100, Japan)을 사용, 일정한 속도로 서서히 압력을 가하여 5~ 10 砒 정도의 세공용액을 1회용 플라스틱 주사기를 이용하여 추출하였다. 추출시 고압세공용액의 상부 실린더 내피 스톤과 공시체 사이에 고압에서도 신축력과 강도가 큰테프론 원반을 사용하여 실린더 내부의 압력이 누출되지 않도록 하였다.
밀봉한 공시체는 20±2 ℃의 양생실에서 소정의 기간 양생 후 세공용액을 추출하였다. 세공용액 추출은 시멘트의 초기 수화가 대부분 이루어진 재령 7일, 28일 및 시멘트 경화체 내의 화학성분들이 안정한 상태를 이루는 재령 49일에 실시하였으며5) 이온크로마토그래피를 이용하여 염화물 량을 측정하였다.
추출시 고압세공용액의 상부 실린더 내피 스톤과 공시체 사이에 고압에서도 신축력과 강도가 큰테프론 원반을 사용하여 실린더 내부의 압력이 누출되지 않도록 하였다. 세공용액은 동일 배합의 공시체에서 각기 추출한 3개의 세공용액을 합하여 추출 후 24시간 이내에 분석하였다.
0012 mmS 가공한 후 화학적 저항성과 마모저항을 높이기 위해 강성이 높은 크롬도금을 하였다. 세공용액이 추출되는 베이스의 드레인은하부판내에서 드레인 측으로 경사를 두어 추출된 세공용액의 유출을 용이하게 하였다. 추출시 실린더 내부의 압력이 누출되지 않도록 하고 화학적으로 불안정한 세공용액이 공기중의 탄산가스와 접하지 않고 추출되도록 하기 위해 하부판의 드레인 구경을 세공용액추출 및 보관에 사용되는 1회용 플라스틱 주사기의 구경과 일치하게 가공하였다.
때문에 적절치 못하다. 수화과정에서 소비되어 감소한 수분량을 고려하여 세공용액 중의 염화물 농도를 평가하고 고정화량을 정확히 산정하기 위해 세공용액 추출 시 같은 배합의 공시체를 105 ℃의 건조로 내에서 항량이 될 때까지 건조시켜 세공용액 증발로 인한 건조 전후의 중량변화로 화학적 결합수가 아닌 세공용액량을 측정하였다.
혼입되는 것으로 산정하였다. 잔골재의 염화물함유량은 최근 개정된 콘크리트 표준시방서의 잔골재 염화물 함유량 허용치인 절건중량의 0.02 %를 기준으로 0.04 %, 0.07% 및 거의 제염하지 않은 해사의 염화물 이온 함유량인 0.135 %와 다량인 0.27% 6기준으로 하였다.
전항에서 고찰한 바와 같은 세공용액 내 염화물 이온 농도와 혼합수 내 염화물 이온 농도와의 직접적인 비교에 의해 염화물 고정화량을 산정하는 경우 수화반응 과정에서 화학적 결합수로 소모되어 감소한 수량을 고려하지 않은 것으로 이에 의한 염화물 고정화량을 산정하는 것은 적절하지 못하다(3) 따라서 시멘트 경화체 내 염화물 고정화량의 정확한 산정을 위해서는 혼합수의 염화물 이온 농도와 세공용액 내 염화물 이온 농도와의 직접적인 비교보다 수화과정에서 소비되어 감소한 수분량을 고려한 실제 세공용액 중의 수분량에 대한 염화물 이온 농도를 측정하여야 하며, 이를 위해 세공용액 추출시 같은 배합의 밀봉공시 체를 수화반응이 어느 정도 진행한 재령 49일에 105 ℃의 건조로 내에서 항량이 될 때까지 건조시켜 세공용액 증발로 인한 건조전후의 중량변화로 화학적 결합수가 아닌 세공용액량을 측정하였다. 증발수량으로 측정되는 세공용액량은 공시체 5개의 평균값으로 산정하였으며 이를 시멘트량과의 비율로 나타낸 결과가 Table 6의 3열이다.
추출하였다. 추출시 고압세공용액의 상부 실린더 내피 스톤과 공시체 사이에 고압에서도 신축력과 강도가 큰테프론 원반을 사용하여 실린더 내부의 압력이 누출되지 않도록 하였다. 세공용액은 동일 배합의 공시체에서 각기 추출한 3개의 세공용액을 합하여 추출 후 24시간 이내에 분석하였다.
세공용액이 추출되는 베이스의 드레인은하부판내에서 드레인 측으로 경사를 두어 추출된 세공용액의 유출을 용이하게 하였다. 추출시 실린더 내부의 압력이 누출되지 않도록 하고 화학적으로 불안정한 세공용액이 공기중의 탄산가스와 접하지 않고 추출되도록 하기 위해 하부판의 드레인 구경을 세공용액추출 및 보관에 사용되는 1회용 플라스틱 주사기의 구경과 일치하게 가공하였다.
대상 데이터
고압 세공용액 추출용기의 제작에는 SAE 4340 합금을 사용하였으며, 모든 부품을 열처리하여 강성을 높였고 특히 실린더의 내부와 상하면, 실린더와 맞닿는 베이스의 표면과 피스톤의 표면은 평탄도 0.0012 mmS 가공한 후 화학적 저항성과 마모저항을 높이기 위해 강성이 높은 크롬도금을 하였다. 세공용액이 추출되는 베이스의 드레인은하부판내에서 드레인 측으로 경사를 두어 추출된 세공용액의 유출을 용이하게 하였다.
세공용액의 추출은 Bameyback and Diamond6'®, Tiitthart9)에 의해 발표된 고압용기와 유사하게 제작하여 사용하였으며 Fig. 1과 같다.
혼입 염화물은 NaCI 특급시약을 이용하여 염화물 이온량으로 환산하여 사용하였으며 혼합수에 미리 용해 시켜 사용하였다.
성능/효과
1) 세공용액 내 염화물 이온 농도는 혼입 염화물 이온량이 시멘트 중량의 0.046-0.309 %로 비교적 적을 경우 염화물 혼입량이 약 2배씩 증가함에 따라 재령 49일을 기준으로 2.1 ~2.5배 증가하여 염화물 혼입량의 증가율과 거의 같았으나 염화물 이온 혼입량이 0.617 %로 보통 포틀랜드 시멘트의 고정화율 이상의 염화물이 혼입될 경우 0.309 %의 염화물이 혼입된 것에 비해 4.3배 이상의 큰 증가율을 보이고 있다.
2) 재령에 따른 세공용액 내 염화물 이온 농도는 수화진행에 따라 수화생성물에 흡착되는 염화물량의 증가로 재령이 증가하면서 감소하는 것으로 나타났다
3) 세공용액 내 측정 염화물량을 고정화 되지 않은 염화물로 보고 혼합수의 농도와 비교할 경우 재령 49일의 고정화율은 64~90 %였고 재령에 따른 고정화율은 P1 ~ P4의 경우 재령 49일에 대한 재령 7일의 고정화율이 89-95 %이나 P5의 경우 77 %로 크게 낮아졌다.
4) 증발수량으로 측정한 세공용액량을 기준으로 시멘트 내 염화물 고정화율을 산정한 결과 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.046-0.16 %로 비교적 적은 P1 ~P3의 경우 염화물 고정화율이 91.8~93.5 %에 이르나 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.3 %인 P4의 경우 89.1 %로 낮아지며, 시멘트 중량에 대해 0.617 %의 염화물이 혼입된 P5는 혼입된 염화물 중 77 %만이 고정화되었다.
5) 시멘트 중량에 대한 염화물 고정화율은 혼입량에 따라 0.043~0.475 %로 나타났다. 이 중 시멘트 중량에 대해 0.
6) 염화물 혼입량이 증가함에 따라 염화물의 고정화율은 증가하지만 고정화되지 못하고 세공용액 중에 남아있는 염화물의 절대량도 크게 증가하였다.
Table 6 및 Fig. 5와 같이 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.046~0.16 %로 비교적 적은 P1 ~P3의 경우 염화물고정화율이 91.8~93.5 %에 이르나 염화물 혼입량이 시멘트 중량의 0.3 %인 P4의 경우 89.1%로 낮아지며, 시멘트중량에 대해 0.617 %의 염화물이 혼입된 巧는 혼입된 염화물 중 77 %만이 고정화되는 것으로 나타났다. 이 같은 결과로 염화물 혼입량이 증가할수록 시멘트에 의한 고정화율이 감소하며 보통포틀랜드 시멘트의 염화물 고정화율로 알려진 시멘트 중량 0.
시멘트 페이스트의 세공용액 내 염화물 이온 농도와 혼합수의 염화물 이온 농도 비교로 산정된 고정화되지 않은 염화물비는 재령 49일의 경우 Pl ~P5이 각각 10%, 11%, 13%, 17%, 36%로 염화물 혼입량이 증가할수록 고정화되지 않는 염화물량도 증가하였다.
617 %의 염화물이 혼입된 巧는 혼입된 염화물 중 77 %만이 고정화되는 것으로 나타났다. 이 같은 결과로 염화물 혼입량이 증가할수록 시멘트에 의한 고정화율이 감소하며 보통포틀랜드 시멘트의 염화물 고정화율로 알려진 시멘트 중량 0.4% 이상의 염화물이 혼입될 경우 고정화율도 급격히 감소함을 알 수 있다. 한편 콘크리트 내 염화물 고정화에 직접적으로 관계하는 시멘트 중량에 대한 염화물 고정화율은 혼입량에 따라 0.
8배 증가하고 있어 시멘트 중량에 대한 고정화율도 혼입량이 증가할수록 낮아짐을 알 수 있다. 이 같은 결과로부터 시멘트 중량의 0.16% 의 염화물 이온이 혼입될 경우 즉 단위시멘트량 350 kg/m3, 단위잔골재량 8001泌1『의 배합에서 잔골재 절건중량의 007%의 염화물 이온이 혼입될 경우 시멘트에 의해 혼입된 염화물의 90 %이상이 고정화될 수 있음을 알 수 있다. 다량의 염화물을 혼입한 P5의 경우 최대 고정화율이 시 멘트 중량의 0.
2에서와 같이 혼입 염화물량이 증가할수록 측정 염화물량도 증가하고 있으나 염화물 혼입량과 세공용액 중의 염화물 이온 농도사이에는 직선적인 비례관계가 없는 것을 알 수 있다. 즉, P1 ~P5의 염화물 혼입량이 약 2배씩 증가함에 따라 P1-P4 세공용액 염화물이온 농도는 재령 49일을 기준으로 2.1 ~2.5배 증가하여염화물 혼입량의 증가율과 거의 같았으나 P5의 경우 P4 에 비해 4.3배 이상의 큰 증가율을 보이고 있다. 이 같은 큰 폭의 세공용액 내 염화물 이온 농도 증가는 P4의 염화물 이온 혼입량이 시멘트 중량의 0.
참고문헌 (15)
Nagatki S., Otsuki N., and Wee T. H., Nakashita K., "Condensation of Chloride Ion in Hardened Cement Matrix Materials and on Embedded Steel Bars," ACI Materials Journal, Vol.90, No.4, July-August 1993, pp.323-332.
Longuet P., Burglen L., and Zelwer A, "La Phase Liquide du Ciment Hydrate, Revue des Materiaux du Constructions et des Travaux Publics," Cements et Betons, Vol. 676, 1973, pp.35 - 41.
Mitsunori Kawamura, Obada A Kayyali, and Haque M. N, "Effect of a Flyash on Pore Solution Composition in Calcium and Sodium
Diamond S. and Barneyback R. S., "Expression and Analysis of Pore Fluids From Hardened Cement Pastes and Mortars," Cement and Concrete Research, Vol. 11, No. 2, 1981, pp.279-286.
Page C. L. and Vennesland, "Pore Solution Composition and Chloride Binding Capacity of Silica-fume Cement Pastes," Materials and Structures, Vol. 16, No. 91, 1983, pp.19-25.
Tritthart J., "Chloride Binding in Cement I, Investigations to Determine the Composition of Porewater in Hardened Cement," Cement and Concrete Research, Vol. 19, No. 4, 1989, pp.586-594.
Rasheeduzzafar, Ehtesham Hussain S., and Al-Saadoun S. S, "Effect of Trica1cium Aluminate Content of Cement on Chloride Binding and Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 89, No. 1, 1992, pp.3-12.
Richartz W., "Die Bindung von Chlorid bei der Zemeterhatung," Zement-kalk-Gips, Nr.10, 1969, pp.447 - 456.
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