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문제 정의
- 본 연구는 실리카흠과 플라이 애쉬를 치환한 고강도 시멘트 페이스트 및 잔골재를 함유한 고강도 모르터의 수화수축과 자기수축에 대한 실험적 연구와 고창도 로■크리트의 자기수축실험을 통하여 고강도 콘크리트의 초기재허에서 균열을 일으키는 중요한 원인으로 주목되고 있는 자기수축 특성 파악에 기초적 자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구에서는 고강도 시멘트페이스트와 콘크리트의 수화수축과 자기수축의 특성을 파악하기 위하여 다음과 같은 실험을 계획하고 진행하였다.
- 본 연구에서는 시멘트의 수화정도에 따른 자기수축과 수화수축의 상호관계를 고찰하기 위하여 시멘트가 100% 수화되었을 때의 수축율을 계산하였으며, 이에 따라서 시멘트의 수화도 와 자기수축이 수화수축에서 차지하는 비율의 관계를 고찰하였다.
제안 방법
- 5) 고강도 콘크리트에서의 자기수축은 길이변화의 선형측정 방법으로 측정하였다.
- 같다. 각 배합은 모두 세 개의 시험체를 제작하였으며, 수화수축과 자기수축 값은 이들의 평균값을 취하는 것으로 하였다.
- 단위 시 멘트 량 이 시 멘트페 이 스트의 수화수축과 자기 수축에 대한 영향을 파악하고자 물시멘트비를 25%, 35%, 45%로 한 A시리즈의 실험을, 실리카흠의 치환에 , 따른 고강도 시멘트 페이스트의 수화수축과 자기수축의 양상을 파악하고자 물결합재비가 25%인 배합에서 실리카훔의 치환율을 5%, 10%, 15%로 한 B시리즈의 실험을 계획하였으며, 또 다른 포졸란혼화재인 플라이애쉬 치환율이 각각 5%, 10%, 15%인 C 시리즈의 실험을 계획하였다.
- 또한 고강도 콘크리트의 자기수축 특성을 파악하기 위하여물결합재비 25%, 실리카훔을 8%, 플라이 애 쉬를 15%치 환하고잔골재율이 각각 30%, 35%, 38%, 41%, 45%인 E시리즈의 실험을 계획하였다.
- 본 연구는 실리카흠 및 플라이애쉬를 치환한 고강도 시멘트 페이스트와 잔골재를 함유한 고강도 모르타르의 수화수축과 자기수축에 대한 실적 연구와 고강도 콘크리트의 자기수축 시험을 행하였으며, 시멘트페 이스트와 모르타르에 대하여서는 재령 7일까지 측정하였으며, 콘크리트에서는 재령 2일까지 측정을 진행하였다. 이와 같은 실험을 통하여 아래와 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 시 멘트페 이 스트와 모르타르의 수화수축을 용적변화 측정방법을 사용하여 측정하였다. 실험방법은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 콘크리트의 자기수축은 길이변화 선형측정 방법을 택하였다. 콘크리트의 자기수축은 3차원 체적변화이지만 프리즘형의 콘크리트 시험체에서 장축방향에서의 길이 변화를 측정하는 것으로서 자기수축을 평가하는 것으로 기존의 연구들에서 많이 적용되었으며, 본 연구에서도 이와 같은 측정 방법을 적용하였다.
- 시 멘트페 이 스트의 자기 수축을 측정 하는 방법은 기 본적 으로수화수축을 측정할 때의 방법을 사용하였지만, 순서 b에서 잘 찢어지지 않는 고무 재질의 얇은 주머니로 시멘트 페이스트를 담고 끈으로 매어 밀봉하여 삼각플라스크에 넣은 다음 위의 수화수축을 측정하는 순서대로 실험을 진행하였다. 단 W1 에고 무 주머니와 끈의 질량을 추가하여 고려하였다.
- 콘크리트의 자기수축은 3차원 체적변화이지만 프리즘형의 콘크리트 시험체에서 장축방향에서의 길이 변화를 측정하는 것으로서 자기수축을 평가하는 것으로 기존의 연구들에서 많이 적용되었으며, 본 연구에서도 이와 같은 측정 방법을 적용하였다. 시험체 사이즈는 10X10X40cm이고, 측정용 쇠몰드의 바닥에 1mm 두께의 테프론시트를 깔고 몰드의내벽에 0.1mm 두께의 공업용 랩으로 덮음으로 콘크리트와 몰드 사이의 마찰을 최소로 하여 자기수축이 구속을 받지 않도록 설계하였으며, 콘크리트를 타설한 후 그 위에 젖은 물수건을 덮어 외부환경과의 수분 교환을 최대한 차단하였다. 측정은 쇠몰드 양단에서 콘크리트 내부에 삽입된 플러그에 정밀도가 0.
- 1mm 두께의 공업용 랩으로 덮음으로 콘크리트와 몰드 사이의 마찰을 최소로 하여 자기수축이 구속을 받지 않도록 설계하였으며, 콘크리트를 타설한 후 그 위에 젖은 물수건을 덮어 외부환경과의 수분 교환을 최대한 차단하였다. 측정은 쇠몰드 양단에서 콘크리트 내부에 삽입된 플러그에 정밀도가 0.001mm인 변형측정기로 길이변화를 일정한 시간 간격으로 기록하였다.
- 택하였다. 콘크리트의 자기수축은 3차원 체적변화이지만 프리즘형의 콘크리트 시험체에서 장축방향에서의 길이 변화를 측정하는 것으로서 자기수축을 평가하는 것으로 기존의 연구들에서 많이 적용되었으며, 본 연구에서도 이와 같은 측정 방법을 적용하였다. 시험체 사이즈는 10X10X40cm이고, 측정용 쇠몰드의 바닥에 1mm 두께의 테프론시트를 깔고 몰드의내벽에 0.
- 콘크리트의 작업성 확보를 위하여 목표 플로우 값을 45±2cm로 설정하였고, 목표공기량은 3%하였다.
대상 데이터
- 。시리즈는 조립율이 2.8 인 강모래를 충전재로 사용한 시멘트 페이스트 즉 모르타르이다.
- 배합이다. 각각의 배합으로 수화수축 측정용 시험체 3개와 자기수축 측정용 시험체 3개씩 제작하였다. 여기에서 A-1 배합은 이후의 B, C, D, E 시리즈와 동일한 물시멘트비 25%로서 이들 실험의 기본 배합으로 활용하였다.
- 본 연구에서 사용한 시멘트는 국내산 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였다.
성능/효과
- 1) 고강도 시멘트페이스트에서 물시멘트비가 증가함에 따라 수화수축과 자기수축은 모두 감소하며, 자기수축은 전체 수화수축의 55% 정도를 차지하며, 물시멘트비가 증가함에 따라 이 비중도 증가한다.
- 2) 실리카흄을 치환한 고강도 시멘트페이스트에서는 수화수축과 자기수축 모두가 기준배합보다 중가하며, 자기수축이 수화수축에서 차지하는 비율은 50% 정도로서 기준배합보다다소 적었다. 자기수축이 전체수화수축에서 차지하는 비중은 수화도 15%까지는 증가하는 추세를 나타내었다.
- 3) 플라이애쉬를 치환한 고강도 시멘트페이스트에서는 수화수축은 기준배합보다 다소 감소하는 것으로 나타났고, 자기수축은 비슷한 수준을 나타내었으며, 자기수축이 수화수축에서 차지하는 비중은 51%~81%로서 기준배합보다 중가한 것으로 나타났으며, 치환율은 중가와 함께 커지는 경향을 나타내었다.
- 4) 고강도 모르타르에서의 수화수축과 자기수축은 모두 기준배합보다 많이 감소되는 것으로 나타났으며, 자기수축이 수화수축에서 차지하는 비율은 45%~84% 사이로 모래의 혼입율은 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
- 91%로서 가장 많은 자기수축을 나타내고 있다. A시리즈 시험체는 재령 48시간까지 상대적으로 높은 수축 증진율을 나타내었고 그 후로는 수축 증진율이 감소하는 경향을 나타내었다. .
- B시리즈의 시험체는 대체적으로 실리카흠을 치환하지 않은 A-1 시험체에 비하여 높은 수화수축율을 나타내었으며, 재령 168시간에서 실리카흠을 15%치환한 B-3시험체가 6.51%의 가장 높은 수화수축율을 나타내었다.
- 차지하는 비율을 나타내고 있다. 골재의 첨가율이 증가함에 따라 모르타르의 수화도는 감소하는 것으로 나타났으며, 재령 7일에서 D-3 시험체의 수화도는 9.66%로 나타났다. 이 시리즈가 나타낸 수화도는 기준배합인 A-1 시험체의 7일 수화도보다 낮은 값으로서, 이것은 골재의 수축저항력이 골재의 함량이 증가함에 따라 커진다는 이론과 맞물리는 결과이다.
- 그림 5는 B시리즈의 수화수축을 나타내고 있다. 기준 배합 A-1 에 비하여 B시리즈 시험체는 모두 약간 높은 수화수축율을 나타내었으며, 실리카흠 치환율의 중가와 함께 수화수축율도 증가하는 추세를 나타내었다.
- 또한 A-1시험체에 비하여 자기수축도 약간 중가 되었으며 실리카 흠의 치환율이 중가함에 따라 자기수축 값도 증가하는 경향을 나타내었다. 재령 168시간에서 실리카흄을 15%치환한 B-3시험체가 3.
- 모든 시험체는 평균 450kgf/cni의 높은 3일 강도 발현율을 나타내었다.
- 있다. 모래의 함유량이 중가함에 따라 수화수축은 감소하는 경향을 나타내는 반면 자기수축은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 변화를 나타낸다. 물시멘트비가 높을수록 동일한 재령에서 수화도가 높은 것으로 나타났으며 물시멘트비가 45%인 A-3 시험체에서 7일 수화도가 23.08%로서 가장 높게 나타났다.
- 표 10은 B시리즈에서의 재령별 수화도와 자기수축이 수화수축에서 차지하는 비율을 나타내고 있다. 실리카훔의 치환율이 증가함에 따라 시멘트페이스트의 수화도는 증가하는 것으로 나타났으며 재령 7일에서 B-3시험체의 수화도는 19.
- 나타내는 그래프이다. 모래를 함유한。시리즈의 수화수축은 기준배합에 비하여 감소되었으며, 시멘트:모래 비가 1:2인 D-3 배합에서 3.05%로 가장 낮은 수화수축율을 나타내었다.
- 나타내는 그래프이다.。시리즈의 자기수축도 기준배합에 비하여 감소하는 경향을 나타내었지만, 모래혼입율의 증가에 비례하여 감소하는 경향은 나타나지 않는 것으로 관찰되었다.
- 차지하는 비율을 나타내고 있다. 실리카훔의 치환율이 증가함에 따라 시멘트페이스트의 수화도는 증가하는 것으로 나타났으며 재령 7일에서 B-3시험체의 수화도는 19.56%로 나타났다. 이것은 기준배합인 A-1 시험체의 7일 수화 도보다 높은 값으로 실리카훔의 치환에 따르는 포졸란 반응으로 하여 추가적인 수축의 발생에 의한 것으로 사료된다.
- 66%로 나타났다. 이 시리즈가 나타낸 수화도는 기준배합인 A-1 시험체의 7일 수화도보다 낮은 값으로서, 이것은 골재의 수축저항력이 골재의 함량이 증가함에 따라 커진다는 이론과 맞물리는 결과이다.
- 64%로 나타났다. 이 시리즈가 나타낸 수화도는 기준배합인 A-1 시험체의 7일 수화도보다 낮은 값으로서, 플라이애쉬의 치환은 초기재령에 시멘트의 수화를 억제하는 효과가 있음을 나타내고 있다.
- 적었다. 자기수축이 전체수화수축에서 차지하는 비중은 수화도 15%까지는 증가하는 추세를 나타내었다.
- 잔골재율이 30%인 E-1 시험체에서 재령 48시간에 자기수축이 240X10-6으로서 가장 큰 것으로 나타내었다.
- 나타내었다. 재령 168시간에서 실리카흄을 15%치환한 B-3시험체가 3.67%로서 가장 높은 자기수축율을 나타내었다.
- 총체적으로 물시멘트비가 높아짐에 따라 자기수축은 약간 감소하는 경향을 나타냈으며, 물시멘트비가 25%인 A-le 시험체가재령 168시간에서 2.91%로서 가장 많은 자기수축을 나타내고 있다. A시리즈 시험체는 재령 48시간까지 상대적으로 높은 수축 증진율을 나타내었고 그 후로는 수축 증진율이 감소하는 경향을 나타내었다.
- 그래프이다. 플라이애쉬 치환율에 증가에 따라 자기수축도 감소하는 것으로 나타났으며, 기준배합 A-1의 자기수축과 비슷한 수준인 것으로 나타났다.
- 。시리즈와 기준배합과의 재령에 따른 수화수축의 비교를 나타내고 있다. 플라이애쉬를 치환함으로써 수화수축이 기준 배합A-1 보다 다소 감소하는 것으로 나타났다.
- 차지하는 비율을 나타내고 있다. 플라이애쉬의 치환율이 증가함에 따라 시멘트 페이스트의 수화도는 감소하는 경향이 나타났으며, 재령 7일에서 C-3 시험체의 수화도는 14.64%로 나타났다. 이 시리즈가 나타낸 수화도는 기준배합인 A-1 시험체의 7일 수화도보다 낮은 값으로서, 플라이애쉬의 치환은 초기재령에 시멘트의 수화를 억제하는 효과가 있음을 나타내고 있다.
후속연구
- 그러나 이 값은 Hobb의 식을 이용하여 계산 된 값의 1/25 정도로 많이 적은 것으로 나타났다. 그러므로 용적변화의 실험방법으로 측정한 자기수축과 길이 변화의 선형측정방법간의 상호관계를 거명할 수 있는 방법과 이론이 제시되어야 할 것이라고 사료된다.
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