[논문]고성능 콘크리트의 폭렬 현상과 대책에 관한 연구 동향

권영진; 장재봉; 나철성; 김무한

doi:10.22636/mkci.2005.17.3.20

문제 정의

고성능 콘크리트의 폭렬저감을 위한 최적 섬유 혼입률 및 섬 유 종류 등을 규명하기 위한 기초 자료를 제시하고자 다양한 섬유 종류 및 혼입률에 따른 고성능 콘크리트의 폭렬저감 효과 에 관한 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
따라서 본고에서는 다양한 섬유를 다양한 혼입비율로 콘크리 트에 혼입하는 방법을 통해 고성능 콘크리트의 폭렬 저감효과를 실험함으로써 고성능 콘크리트의 폭렬을 저감시키는 최적 섬유 혼입률 및 섬유 종류 등을 규명하기 위한 기초 자료를 제 시하고자 한다.
특히 고성능 콘크리트의 폭렬을 저감시킬 목적으로 섬유를 혼입하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있어 본고에서는 국내에 유통되는 재료를 사용하여 고성능 콘크리트를 제작하고, 고 성능 콘크리트의 폭렬을 저감시키기 위한 최적 섬유 혼입률 및 섬유 종류 등을 규명하기 위한 실험에 대하여 살펴보았다.

제안 방법

근거하여 4등급으로 분류하여 폭렬상태를 검토하 였으며 그 분류 일례를에 나타내었다.
본 연구에 사용한 재료의 물리적 성질은에 나타내었 으며 혼화제는 폴리카르본산계 고성능 감수제를 일괄적으로 0.85% 혼입하여 섬유 혼입률에 따른 슬럼프 플로우의 변화를 관찰하였다.
본 연구의 실험계획 및 배합은 표 3과 같이 고성능 콘크리트 에서 가장 양호한 성상을 나타낸 혼화재료인 플라이애쉬를 사용한 배합을 바탕으로, 친수성 섬유인 PVA섬유와 소수성 섬유 인 PP섬유를 선정하여 실험을 계획 하였으며. 섬유의 직경은 각각 PVA의 경우 34, 100㎛로 하였고, PP섬유의 경우 40㎛ 로 설정하여 각각 콘크리트 용적의 0.
본 연구의 실험계획 및 배합은 표 3과 같이 고성능 콘크리트 에서 가장 양호한 성상을 나타낸 혼화재료인 플라이애쉬를 사용한 배합을 바탕으로, 친수성 섬유인 PVA섬유와 소수성 섬유 인 PP섬유를 선정하여 실험을 계획 하였으며. 섬유의 직경은 각각 PVA의 경우 34, 100㎛로 하였고, PP섬유의 경우 40㎛ 로 설정하여 각각 콘크리트 용적의 0.05, 0.1, 0.3 %를 혼입한 다음 <H0 X 20 cm 시험체를 제작하여 20 ± 3 ℃ Rh 60 % 의 대기중에서 28일간 기건양생한 후 바닥용 내화시험 가열로 를 사용하여 표준가열곡선에 따라 30분 가열을 실시하였다. 가 열된 공시체는<그림 5>에서 보는 바와 같이 콘크리트 표준시방 서상의 피복 두께규정(3) 및 화재시 외관상의 피해에 따른 화재 등급분류에。근거하여 4등급으로 분류하여 폭렬상태를 검토하 였으며 그 분류 일례를<그림 6>에 나타내었다.

성능/효과

(1) 섬유 종류에 따른 고성능 콘크리트의 폭렬저감 효과는 섬유의 수성보다는 직경 및 형상비에 영향을 받는 것으로 나타났다.
(2) PVA 34㎛를 혼입한 콘크리트의 경우 혼입률 0.1 %에서 가장 양호한 폭렬저감 효과를 나타내었으며 PVA 100/an 및 PP 40㈣磕 혼입한 경우는 0.05% 및 0.3 %를 혼입한 경우 폭렬저감 효과가 보다 양호하게 나타나고 있어 섬유 혼입률 0.1 % 범위 내에서 고성능 콘크리 트의 폭렬저감을 위한 최적의 혼입비율이 도출될 것으로 판단된다.
그러나 고로슬래그미분말 또는 플라이애쉬와 같은 내열재료 를 사용한 콘크리트 시험체를 표준가열곡선에 따라 폭렬영역 이상인 60분 가열한 다음 폭렬 정도에 따라 폭렬이 발생하지 않은 시험체를 1등급으로 하는 4등급으로 분류하여 그 결과를 나타낸다4).[그림 2]에서 보는 바와 같이 모든 시험체에서 폭 렬이 발생한 것으로 나타났으나 혼화재료를 사용하지 않은 PL 에 비하여 고로슬래그미분말(BFS) 또는 플라이애쉬(FA)를 사용한 경우에서 양호한 폭렬상태를 보였으며 플라이애쉬를 사용한 경우가 고로슬래그미분말을 사용한 경우에 비하여 좀 더 양 호하게 나타났다.
그러므로 본 연구의 범위에서 섬유 혼입에 의한 고성능 콘크리 트의 폭렬저감효과를 위한 섬유의 최적 혼입률은 콘크리트 용적 대비 0.1 % 이내의 범위에서 도출할 수 있을 것으로 판단된다.
<그림 10 ~ 12>는 각 섬유의 혼입률별 폭렬 성상을 나타낸 것으로 섬유를 혼입한 모든 경우에서 섬유를 혼입하지 않은 경우에 비하여 폭렬 저감 효과가 나타났으며, 섬유를 0.1% 혼 입한 경우에서는 PVA 34㎛의 경우 폭렬이 발생하지 않았으 나 PVA 100㎛를 0.05% 혼입한 경우에 비하여 3등급으로 분류된 시험체가 약 21 %, 2등급으로 분류된 시험체가 약 14 % 증가하였으며, PP 40㎛를 혼입한 경우에는 0.05% 혼입 한 경우에 비하여 3등급으로 분류된 시험체가 약 7% 증가하 였으며 1등급 시험체의 비율은 유사하게 나타났다. 섬유를 0.
05% 혼입한 경우에서만 4등급 폭렬 이 발생하였다. 또한 PVA 100㎛ 및 PP 40展 0.05% 혼입한 경우 폭렬성상이 유사하게 나타났으며 섬유를 0.1 % 혼입 한 경우에는 PVA 34, ㎛ 및 PP 40㎛를 혼입한 경우의 폭렬 성상이 유사하게 나타나 섬유특성상의 친수성 또는 소수성의 수 성이 폭렬성상에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. 또한 PVA 34㎛ 및 PVA 100㎛에 있어서 0.
1 % 혼입 한 경우에는 PVA 34, ㎛ 및 PP 40㎛를 혼입한 경우의 폭렬 성상이 유사하게 나타나 섬유특성상의 친수성 또는 소수성의 수 성이 폭렬성상에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. 또한 PVA 34㎛ 및 PVA 100㎛에 있어서 0.05% 및 0.1% 혼입 시에 각각 다른 양상의 폭렬상태를 나타내고 있으며 PVA 34 ㎛ 및 PP 40 ㈣를 0.1 % 혼입한 경우 유사한 폭렬성상을 나타내고 있어 섬유의 직경 및 형상비가 폭렬에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
또한 편마암, 점판암, 등의 골재를 사용한 경우 폭렬이 쉽게 일어나며, 안산암, 현무암 등 반심성암 및 분출암계의 암석은 폭렬에 보다 안정적이며 심성암계의 화강암 및 수성암계의 석 회암 등은 매우 취약하다以. 또한 탄산염계 암석보다 규산질계 골재를 사용했을 때 폭렬이 적게 나타나며경량골재 또는 재생골재만을 사용한 경우 폭렬에 취약한 것으로 나타났다.(2)

후속연구

이러한 국내의 연구 데이터는 국내 건설업계에 바로 적용할 수 있는 유용한 자료로서, 콘크리트에 사용된 재료에 많은 영향을 받는 폭렬의 특성상 그 활용도가 높아 이러한 연구가 일 회성에 그치지 않고 지속적으로 이루어져야 할 것이다. B

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