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문제 정의
- 따라서 본 연구는 국내의 콘크리트 제조시 사용되는 골재의 경우수를 결정하여 동일한 배합에서의 골재의 조합이 고 유동 콘크리트의 유동성상 및 경 화특성에 미치는 영향을 파악하여 고유동콘크리트 배합에 관한 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제안 방법
- 및 잔골재율로서 표 1과 같다. 각 배합의 목표 슬럼프 플로우는 예비시험결과 및 문헌조사収로 얻어진 65土 5cm를 만족하도록 고성능감수제 (SP-8N)를 첨가하였다. 결합재는 고로슬래그미분말(광양산)을 사용했으며, 혼입률은 배합 종류에 관계없이 50%로 정했다.
- 이때 잔골재의 표면수율 변화에 따른 콘크리트의 유동성 변화를 방지하기 위하여 신속수분계 (SMT)를 이용하여 모든 배합의 표면수율을 동일하게 유지시키면서 혼합하였다.
- 혼합방법은 그림 2와 같이 시멘트와 고로슬래그 미분말 및 잔골재를 건비빔하여 고르게 분포시킨 다음 혼합수(고성능감수제 첨가)를 투입하여 모르터 상태로 만든 후 굵은 골재를 투입하여 2분 30초간 혼합하여 총 4분 30초 동안 혼합하였다. 이때 잔골재의 표면수율 변화에 따른 콘크리트의 유동성 변화를 방지하기 위하여 신속수분계 (SMT)를 이용하여 모든 배합의 표면수율을 동일하게 유지시키면서 혼합하였다.
대상 데이터
- 각 배합의 목표 슬럼프 플로우는 예비시험결과 및 문헌조사収로 얻어진 65土 5cm를 만족하도록 고성능감수제 (SP-8N)를 첨가하였다. 결합재는 고로슬래그미분말(광양산)을 사용했으며, 혼입률은 배합 종류에 관계없이 50%로 정했다. 한편, 잔골재의 조립률 변화가 고유동콘크리트의 유동성상에 미치는 영향을 파악하기 위하여 조립률 2.
- 19를 갖는 강모래를 대상으로 실험하였다. 잔골재 조립률 변화 이외의 시험에서는 조립률 2.45의 강모래와 2.91의 세척사를 사용했으며 굵은 골재는 최대치수 25mm인 강자갈과 부순자갈을 사용하였다.
- 결합재는 고로슬래그미분말(광양산)을 사용했으며, 혼입률은 배합 종류에 관계없이 50%로 정했다. 한편, 잔골재의 조립률 변화가 고유동콘크리트의 유동성상에 미치는 영향을 파악하기 위하여 조립률 2.26, 2.65, 3.19를 갖는 강모래를 대상으로 실험하였다. 잔골재 조립률 변화 이외의 시험에서는 조립률 2.
성능/효과
- 1) 고유동콘크리트의 유동성은 잔골재의 조립률의 변화에 따라 차이가 발생하며 O.15~O.3mni의 잔입자 분포 범위에 큰 차이가 없을 때는 조립률이 클수록 유동성은 감소된다.
- 2) 고로슬래그미분말 50% 첨가한 경우 슬럼프 플로우 65± 5cm 를 얻기 위한 고유동콘크리트의 물결합재비는 사용된 골재 종류마다 다르다. 이것은 사용된 골재에 따라 고유동을 얻기 위한 콘크리트의 점성 차이로 판단되며, 본 실험에서의 물 결합재 비는 강모래+강자갈, 강모래+부순자갈의 경우 물결합재비 0.
- 3) 잔골재율 변화에 의한 고유동콘크리트의 유동성은 잔골재율이 증가할수록 목표 슬럼프 플로우(65±5cni)를 얻기 위한 고성능감수제의 사용량은 증가하나, 이것은 사용한 골재에 따라 다소 상이하여 세척사+부순자갈의 경우에는 잔골재율 55%에서 다소 감소하는 경향을 나타냈다. 이것은 잔골재율이 증가하면 상대적으로 미립분이 많은 결합재량 감소로 인한 콘크리트 점성이 저하되기 때문에 고성능감수제의 첨가율이 저하된 것으로 생각되며, 고유동콘크리트를 얻기 위한 잔골재율 범위는 강모래+강자갈의 경우에는 45-50%, 강모래+부순 자갈과 세척사+부순자갈을 사용할 경우에는 50~55%의 범위로 나타났다.
- 4) 고유동콘크리트의 유동성 평가를 기존의 슬럼프 플로우, V 형 깔대기 낙하시험, 및 L 플로우 시험을 적용하여 평가한 결과 콘크리트 유동성은 슬럼프 플로우와 V형 깔대기를 병용하여 측정하는 것이 타당하다
- 5) 고로슬래그미분말 치환 50%에서 고유동콘크리트의 압축강도는 물결합재비에 따라 차이가 있으나, 슬럼프 플로우 65±5cm의 범위 에서는 약 487~730 kg/昂로서 고강도의 고 유동 콘크리트를 제조할 수 있다.
- K-slump 시험기로 대상 콘크리트를 측정한 결과, 시험기의 초기값(K1)이 6cm이하에서는 고유동콘크리트를 얻을 수 없었으며 슬럼프 플로우 65±5m를 만족하기 위한 K1 값의 범위는 6~10.25cm이었으며 K-slump 시험기 인발 후의 값(K2)은 0.5~4cm의 값을 나타냈다. 이것으로 시험기의 초기 값(K1)은 콘크리트의 유동성을 나타내고, K2값은 콘크리트의 점성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
- 고성능감수제의 첨가율은 단위수량이 증가됨에 따라 감소되었으며 이것을 사용된 골재 조합별로 살펴보면 강모래+강자갈 (이하 A형 조합으로 표기), 강모래+부순자갈(이하 B형 조합), 세척사+부순자갈(이하 C형 조합으로 지칭함에서 단위 수량이 165kg/iri에서 178kg/ni로 증가됨에 따라 각각 평균 16%, 9.2%, 23.9%정도 혼화제 첨가율이 감소되는 것으로 나타났다.
- 고유동콘크리트를 얻기 위한 혼화제 첨가율은 잔골재율이 커짐에 따라 A, B형 조합에서는 증가하였으나 C형 조합에서는 약간 감소하거나 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 A, B형 조합인 경우 잔골재율이 커질수록 콘크리트 내의 잔골재의 미립분 용적의 증가로 콘크리트 점성이 증가되고 골재내의 홉착수 증가가 콘크리트의 유동성을 저하시키기 때문에 혼화제 첨가율이 증가되는 것으로 생각된다.
- 고유동콘크리트의 슬럼프 플로우는 동일한 혼화제 첨가율 (Ad=0.75%)에서 조립률이 커질수록 저하되는 것으로 나타났다. 또한 목표 슬럼프 플로우(65土 km)를 얻기 위한 혼화제 첨가율은 조립률이 커질수록 증가되는 것으로 나타났다.
- 특히 단위수량 165kg/rrf인 경우일부 배합에서 폐색현상이 나타나기도 했다. 따라서 V깔때기 측정시간 결과와 3.2절의 결과로 볼 때 본 실험조건에서의 고유동콘크리트를 얻기 위한 최소 단위수량은 170kg/m‘이상으로 판단된다.
- 45 인 경우, 단위 결합재량 378kg/ni(A형) 및 446kg/rri 로서 분체계 고유동콘크리트 제조에 요구되는 단위 결합재량 500kg/M 이상을 만족하지 않기 때문에 콘크리트내 점성 부족으로 발생된 것으로 생각된다. 따라서 고로슬래그 미분말 50% 혼입한 배합에서 콘크리트의 유동성을 고려할 때, A형 및 B형 조합은 W/B비 0.4이하, C형 조합인 경우는 W/B비 0.35이하인 것으로 판단된다.
- 측정기기의 종류별로 보면 슬럼프 플로우나 L플로우 측정법은 잔골재율 변화에 대하여 명확한 차이를 보이지 않았으나 V깔대 기 낙하시간 결과는 잔골재율 45%인 경우 폐색되거나 상당한 시간이 소요되었으며, 잔골재율이 증가할수록 측정시간이 감소되는 것을 알 수 있었다. 따라서 고유동콘크리트의 유동성은 슬럼프 플로우 이외에 V깔대기 통과시간의 측정을 병행하는 것이 바람직한 것으로 사료되며, 측정시간및 표 3의 결과로 볼 때 본 실험조건에서의 고 유동 콘크리트의 잔골재율은 A형 조합인 경우 약 50% 정도, B형 및 C형 조합에서는 50-55% 정도로서 A형 조합보다 약 10% 정도 높이는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 이것은 굵은 골재로 부순자갈을 사용한 경우 콘크리트 유동시 발생되는 골재간의 마찰력을 감소시키기 위해서는 잔골재량의 증가가 필요하며, 세척사인 경우에는 잔골재내의 미입자 부족으로 콘크리트 점성이 감소되기 때문에 잔골재율을 증가시켜 점성을 확보하기 위한 것이다.
- 한편, 콘크리트 압축강도를 각 실험인자별로 분석하면, 조립률이 적을수록 압축강도가 크며 단위수량에 의한 압축강도 차이(표 3)는 약 5~7%로서 큰 차이를 나타내지 않았다. 따라서 본 연구범위에서의 고유동콘크리트의 단위수량 범위는 실험결과 (표 3)을 고려할 때 일본의 고유동콘크리트 배합기준안의 175kg/ni보다 다소 높은 180kg/m‘까지 가능할 것으로 생각된다.
- 75%)에서 조립률이 커질수록 저하되는 것으로 나타났다. 또한 목표 슬럼프 플로우(65土 km)를 얻기 위한 혼화제 첨가율은 조립률이 커질수록 증가되는 것으로 나타났다. 이것은 조립률이 클수록 슬럼프 플로우가 증가된다는 기존연구와 상이한 결과4)로서 본 실험에 사용된 잔골재는 기존연구와 같이 동일한 골재를 체가름하여 조립률을 인위로 조정한 것이 아니기 때문에 콘크리트의 유동성에 영향을 크게 미치는 O.
- W/B에 반비례하는 것을 알 수 있었다. 본 실험조건에서 콘크리트 압축강도는 재료분리가 발생된 W/B 0.4 이상을 제외한 배합에서는 487~7301翦/(捕를 나타내어 고로슬래그 미분말의 치환에 의한 고강도가 가능한 것을 확인하였다. 한편, 콘크리트 압축강도를 각 실험인자별로 분석하면, 조립률이 적을수록 압축강도가 크며 단위수량에 의한 압축강도 차이(표 3)는 약 5~7%로서 큰 차이를 나타내지 않았다.
- 다소 감소하는 경향을 나타냈다. 이것은 잔골재율이 증가하면 상대적으로 미립분이 많은 결합재량 감소로 인한 콘크리트 점성이 저하되기 때문에 고성능감수제의 첨가율이 저하된 것으로 생각되며, 고유동콘크리트를 얻기 위한 잔골재율 범위는 강모래+강자갈의 경우에는 45-50%, 강모래+부순 자갈과 세척사+부순자갈을 사용할 경우에는 50~55%의 범위로 나타났다.
- 큰 것으로 나타났다. 이러한 현상은 잔골재율이 높을수록 콘크리트 내에서 굵은골재는 감소되고 모르터 부분이 증가되기 때문에 강도가 크게 되는 것으로 판단되며, 잔골재율 55%에서 약간의 재료분리 현상이 보여졌으나 강도시험 결과 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 잔골재율 변화에 따른 압축강도는 표 3과 같이 잔골재율이 높을수록 큰 것으로 나타났다. 이러한 현상은 잔골재율이 높을수록 콘크리트 내에서 굵은골재는 감소되고 모르터 부분이 증가되기 때문에 강도가 크게 되는 것으로 판단되며, 잔골재율 55%에서 약간의 재료분리 현상이 보여졌으나 강도시험 결과 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 측정시간이 감소했다. 측정기기의 종류별로 보면 슬럼프 플로우나 L플로우 측정법은 잔골재율 변화에 대하여 명확한 차이를 보이지 않았으나 V깔대 기 낙하시간 결과는 잔골재율 45%인 경우 폐색되거나 상당한 시간이 소요되었으며, 잔골재율이 증가할수록 측정시간이 감소되는 것을 알 수 있었다. 따라서 고유동콘크리트의 유동성은 슬럼프 플로우 이외에 V깔대기 통과시간의 측정을 병행하는 것이 바람직한 것으로 사료되며, 측정시간및 표 3의 결과로 볼 때 본 실험조건에서의 고 유동 콘크리트의 잔골재율은 A형 조합인 경우 약 50% 정도, B형 및 C형 조합에서는 50-55% 정도로서 A형 조합보다 약 10% 정도 높이는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
- 한편, 골재조합에 따른 혼화제 첨가량은 C형, A형, B형 조합 순으로 증가되었으며 동일한 잔골재를 사용한 A, 日형 조합을 비교하면 굵은골재로서 강자갈을 사용한 경우에 부순 자갈을 사용한 것보다 혼화제 감소율 폭이 컸으며, 굵은 골재가 동일한 경우에는 세척사가 강모래보다 혼화제 감소율 폭이 큰 것으로 나타났다.
- 혼화제 첨가율은 A, B형 조합에서는 W/B비가 커질수록 증가하는 경향을 보였으나 C조합에서는 감소하는 경향을 나타냈다. 한편 W/B비 변화에 따른 슬럼프 플로우 결과(표 4)를 살펴보면 A형 조합에서는 W/B비 0.
후속연구
- 이것으로 시험기의 초기 값(K1)은 콘크리트의 유동성을 나타내고, K2값은 콘크리트의 점성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 따라서 고유동콘크리트의 유동성의 간이 측정방법으로 K-slump 시험기를 이용할 수 있지만, 이를 정량적으로 적용하기 위해서는 추후 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 35)에서도 조립률이 클수록 혼화제의 첨가량이 증가됨으로 잔골재의 입형 영향도 큰 것으로 판단된다. 따라서 잔골재의 조립률 및 입형이고 유동콘크리트의 유동성상에 미치는 영향에 대한 지속적인 연구가 필요한 것으로 생각된다.
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