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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 급냉 제강 슬래그 대체율이 모 르타르의 플로우, 고성능감수제의 첨가율, 물-시멘트비 및 압축강도에 어느 정도 큰 영향을 주었는지를 분산분석을 통하여 검토하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 고속의 공기로 급냉시킨 제강 슬래그를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 일련의 연 구로서 먼저 콘크리트용 잔골재로서의 활용 가능성을 검 토하고. 급냉 제강 슬래그를 강모래에 대하여 용적 대체한 모르타르의 유동성 및 압축강도 특성을 검토하였다.
- 급냉 제강 슬래그를 강모래에 대하여 용적 대체한 모르타르의 유동성 및 압축강도 특성을 검토하였다. 또한, 급냉 제강 슬래그 대체율이 모르타르의 유동성 및 압축강 도에 유의한 영향을 미쳤는가를 검토하기 위하여 분산분 석에 의한 F검정 및 최소유의차 분석 등의 통계적 검정을 실시하여 신뢰성 있는 자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 따라서, 본 연구에서는 고속의 공기로 급냉시킨 제강 슬래그를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 일련의 연 구로서 먼저 콘크리트용 잔골재로서의 활용 가능성을 검 토하고. 급냉 제강 슬래그를 강모래에 대하여 용적 대체한 모르타르의 유동성 및 압축강도 특성을 검토하였다. 또한, 급냉 제강 슬래그 대체율이 모르타르의 유동성 및 압축강 도에 유의한 영향을 미쳤는가를 검토하기 위하여 분산분 석에 의한 F검정 및 최소유의차 분석 등의 통계적 검정을 실시하여 신뢰성 있는 자료를 제시하고자 하였다.
- 급냉 제강 슬래그는 위에서 살펴본 바와 같이 입형이 구형에 가깝고, 흡수율이 적기 때문에 콘크리트용 골재로 사용할 경우 콘크리트의 유동성 개선효과 및 그에 따른 압축강도 증진효과가 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 실 험에서는 급냉 제강 슬래그의 사용에 따른 모르타르의 유동 성 및 그에 따른 압축강도에 미치는 영향을 검토하기 위하여 Table 3과 같이 3시리즈로 계획하여 실험을 실시하였다. 본 실험에 사용된 모르타르의 배합비는 각 시리즈 모두 동일하게 시멘트와 모래비가 1:2.
- 그러므로 본 연구에서와 같이 하나 인자인 급냉 제강 슬래그 대체율이 모르타르의 특성에 어떠한 영향을 미치는 지를 검토하기에는 가장 적합한 실험계획법이라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 일원배치 실험계획법에 따라 급냉 제강 슬래그 대체율 수준수는 0, 25, 50, 75, 100% 5수준 실험반복 횟수는 3회 실시하였다.
- 따라서 본 실 험에서는 급냉 제강 슬래그의 사용에 따른 모르타르의 유동 성 및 그에 따른 압축강도에 미치는 영향을 검토하기 위하여 Table 3과 같이 3시리즈로 계획하여 실험을 실시하였다. 본 실험에 사용된 모르타르의 배합비는 각 시리즈 모두 동일하게 시멘트와 모래비가 1:2.45이고, 급냉 제강 슬래그 의 대체율은 모래와 급냉 제강 슬래그의 비중차가 크기 때문에 모래의 용적에 대하여 0, 25, 50, 75, 100%로 하여 5수준을 실시하였다.
- 시리즈 I 에서는 물-시멘트비를 44%로 고정하고, 급냉 제강 슬래그 대체율에 따른 유동성과 그에 따른 압축강도 를 검토하였다.
- 시리즈 II와 m는 목표 플로우 210±5mm를 확보하기 위한 고성능감수제의 첨가율과 물-시멘트비의 변화를 검 토 하고, 그에 따른 압축강도 특성을 검토하였다.
- 압축강도 시험은 소정의 재령까지 20 ±2 ℃ 에서 수중양 생을 실시한 후 재령 3, 1, 28일에 실시하였다.
대상 데이터
- 시멘트는 비중이 3.15인 S사 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 고성능감수제는 A사 폴리카르본산계를 사용하였다. 잔골재로 강모래와 급냉 제강 슬래그를 사용하였으며, 각각의 물리적 성질은 앞에서 언급한 Table 1과 같다.
- 15인 S사 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 고성능감수제는 A사 폴리카르본산계를 사용하였다. 잔골재로 강모래와 급냉 제강 슬래그를 사용하였으며, 각각의 물리적 성질은 앞에서 언급한 Table 1과 같다.
데이터처리
- 또한, 급냉 제강 슬래그의 대체율에 따른 모르타르의 유동성 및 그에 따른 압축강도 특성에 유의한 영향을 미 치는지를 검토하기 위하여 각 시리즈를 실험계획법 중 일 원배치법에 따라 3회 반복 실험하였고, 그 결과를 분산분석 후 F검정을 실시하여 영향성을 검증하였다.
이론/모형
- 급냉 제강 슬래그 대체율에 따른 유동성 및 압축강도를 검토하기 위해 KS F 5105「수경성 시멘트 모르타르의 압 축강도 시험방법」에 준하여 플로우 실험 및 압축강도용 공시체를 제작하였다.
- 그러므로 실험목적에 따라 실험계획법을 선정하는 것은 매우 중 요하다. 본 실험에 사용된 실험계획법은 일원배치법이다. 일원배치법은 어떤 관심있는 특성치에 대하여 1개 인자 의 영향을 조사하기 위하여 쓰이는 실험계획법으로 가장 단순한 실험계획법이다.
- 본 연구에서는 급냉 제강 슬래그의 각 대체율 수준별 상호간에 유의성을 검토하기 위하여 최소유의차(LSD : least significant difference) 방법을 사용하였다
성능/효과
- 1) 급냉 제강 슬래그의 입형이 강모래보다 구형에 가깝고 흡수율이 적기 때문에 대체율 75%까지는 대체율이 증가할수록 동일 물-시멘트비에서는 모르타르의 유동 성을 증가시키고, 동일 유동성을 확보하기 위한 고성 능감수의 첨가율 및 물시멘비는 감소시키는 것으로 나타났다.
- 2) 급냉 제강 슬래그 대체율 75%까지는 대체율이 증가할수록 모르타르의 유동성 향상, 고성능감수제 첨가율 및 물-시멘트비의 감소효과에 의해 압축강도가 증가 되는 경향을 보이고 있다.
- 3) 본 실험의 결과를 분산분석 후 F검정을 실시한 결과 강 모래에 대한 급냉 제강 슬래그의 대체율이 유의수준 1%내에서 유동성 향상, 고성능감수제의 첨가율 및 물- 시멘트비의 감소 그에 따른 압축강도 증진에 영향을 미치는 것으로 검증되었다.
- 4) 최소유의차 분석결과 급냉 제강 슬래그 대체율 75%에서 가장 우수한 유동성과 압축강도 발현을 보이는 것이 검증되었으며, 강모래를 사용한 것보다 약 80%의 유동성 향상, 약 14%의 물-시멘트비 감소 24~70% 의 압축강도 증진효과가 있는 것으로 나타났다.
- Table 2 급냉 제강 슬래그 잔골재의 화학성분을 나타낸 것이다. CaO, FeA, Si以가 주성분으로 이루고 있으며, 특히, Fe众를 약 30% 함유하고 있어 위에서 서술한 바와 같이 급냉 제강 슬래그 잔골재의 비중이 높게 나타났다. 기존의 연구에 의하면 기존의 서냉 제강 슬래그는 free CaO를 1% 이상 함유하게 될 경우 팽창붕괴성을 발생하는 경향이 커지게 되므로 free CaO의 함유량을 1% 미만이 되는 것을 사용하도록 권장하고 있다.
- 각 시리즈별로 다소 차이가 있으나 대체적으로 급냉 제 강 슬래그 대체율 75%까지는 각 재령에 관계없이 대체율 이 증가할수록 압축강도가 증가하는 경향을 보이고, 대체 율 100%에서는 감소하는 경향을 보이고 있다. 이는 급냉 제강 슬래그 대체율 75%까지는 대체율이 증가함에 따라 모르타르의 유동성 향상, 고성능감수제 첨가율과 물-시멘 트비의 감소가 압축강도를 증진시켰기 때문으로 판단된다.
- F-검정을 실시한 결과 F。값은 플로우 95.30, 고성능감 수제 49.45, 물-시멘트비 582.17로 유의수준 a =0.01 에서의 기각치 5.99보다 크게 나타났다. 그러므로 급냉 제강 슬래 그 대체율는 유의수준 1%에서 플로우 증가, 고성능감수 제의 첨가율 및 물-시멘트비의 감소에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
- 강모래(급냉 제강 슬래그 대체율 0%)만을 사용한 것과 비교하여 급냉 제강 슬래그 대체율 25%에서는 약 20%, 대체율 50 %에서는 약 40%, 대체율 75 %와 100%서는 고성능감수제의 첨가율은 목표 플로우를 얻기 위해 강 모래만 사용한 모르타르는 고성능감수제가 약 3.1% 첨가 된 것에 비해 급냉 제강 슬래그 대체율 25%는 약 2.1%, 대체율 50%는 약 0.8%, 대체율 75% 및 100%는 0%가 첨가되었다. 물-시멘트비의 경우는 강모래만 사용한 것에 비해 급냉 제강 슬래그 대체율 25%는 약 4.
- 4%로 에이징을 하지 않은 일반 제강 슬래그 보다 수침팽창비가 매우 낮게 나타났다. 그러므로 KS F 2535「도로용 철강 슬래그」규준 및「日本 콘크리트工學協會 九州支部」에서 제안하고 있는 FS 콘크리트용 골재로도 적합한 것으로 나타났다.
- 99보다 크게 나타났다. 그러므로 급냉 제강 슬래 그 대체율는 유의수준 1%에서 플로우 증가, 고성능감수 제의 첨가율 및 물-시멘트비의 감소에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
- 99보다 크게 나타났다. 그러므로 급냉 제강 슬래그 대체율는 유의수준 1 %에서 압축강도 증진에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 급냉 제강 슬래그 대체하는 것은 압축강도를 증 진시키는 것이 확인되었다.
- 그러므로 본 연구에서와 같이 하나 인자인 급냉 제강 슬래그 대체율이 모르타르의 특성에 어떠한 영향을 미치는 지를 검토하기에는 가장 적합한 실험계획법이라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 일원배치 실험계획법에 따라 급냉 제강 슬래그 대체율 수준수는 0, 25, 50, 75, 100% 5수준 실험반복 횟수는 3회 실시하였다.
- 급냉 제강 슬래그 대체율 25%, 50%, 75% 및 100% 상호간의 압축강도 유의성을 검토하면, 시리즈 I 에서는 재 령 28일을 기준하여 대체율 25%, 50%, 75%는 서로 상 호간에 유의한 영향은 없고, 대체율 100%와는 유의한 영향을 보이고 있다. 즉 재령 28일에는 대체율 25%, 50%, 75%간의 압축강도 차이는 없고, 대체율 100%보다는 압 축강도가 높게 나타나는 것이 검증되었다.
- 급냉 제강 슬래그 대체율 75%까지는 동일 물-시멘트 비에서 급냉 제강 슬래그 대체율이 증가할수록 플로우는 증가하는 것으로 나타났다. 또한 목표 플로우 210 ±5mm 를 얻기위한 고성능감수제의 첨가율과 물-시멘트비는 감소하는 것으로 나타났다.
- 그러므로 급냉 제강 슬래그 대체율는 유의수준 1 %에서 압축강도 증진에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 급냉 제강 슬래그 대체하는 것은 압축강도를 증 진시키는 것이 확인되었다.
- 그러나 급냉 제강 슬래그 대체율 75%와 100%는 거의 동일한 수준의 플로우, 고성능감수제의 첨가율, 물-시멘트 비를 보이고 있다. 따라서, 급냉 제강 슬래그 대체율을 75%이상으로 대체할 경우 더 이상의 유동성 증진효과 및 고성능감수제의 첨가율과 물-시멘트비의 감소효과는 없는 것으로 나타났다.
- 급냉 제강 슬래그 대체율 75%까지는 동일 물-시멘트 비에서 급냉 제강 슬래그 대체율이 증가할수록 플로우는 증가하는 것으로 나타났다. 또한 목표 플로우 210 ±5mm 를 얻기위한 고성능감수제의 첨가율과 물-시멘트비는 감소하는 것으로 나타났다.
- 또한「日本 콘크리트工學協會 九州支部」에서 연구한 FS(fly ash and slag) 콘크리트용 골재에서는 수침팽창비가 0.5% 이하인 제강 슬래그를 사용할 것을 제안하고 있다。 본 연구에서 사용한 급냉 제강 슬래그는 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 수침팽창비가 약 0.4%로 에이징을 하지 않은 일반 제강 슬래그 보다 수침팽창비가 매우 낮게 나타났다. 그러므로 KS F 2535「도로용 철강 슬래그」규준 및「日本 콘크리트工學協會 九州支部」에서 제안하고 있는 FS 콘크리트용 골재로도 적합한 것으로 나타났다.
- Table 6은 최소유의차(LSD : least significant difference) 방법을 이용하여 급냉 제강 슬래그 대체율 각각의 수준 상 호간에 어느 정도 차이가 있는 지를 다중비교한 결과이다. 분석결과, 플로우, 고성능감수제 첨가율, 물-시멘트비 모두에서 급냉 제강 슬래그 대체율 75%와 100% 상호간의 유의한 영향은 없는 것으로 나타났다.
- 시리즈 II에서는 재령 28일에 급냉 제강 슬래그 대체율 50%와 75%, 상호간을 제외하고, 모두 유의한 영향을 보이고 있다. 시리즈 DI에서는 재령 28일에 급냉 제강 슬래 그 대체율 50%와 100% 상호간을 제외하고, 모두 유의한 영향을 보이고 있다.
- 시리즈 II에서는 재령 28일에 급냉 제강 슬래그 대체율 50%와 75%, 상호간을 제외하고, 모두 유의한 영향을 보이고 있다. 시리즈 DI에서는 재령 28일에 급냉 제강 슬래 그 대체율 50%와 100% 상호간을 제외하고, 모두 유의한 영향을 보이고 있다.
- 이는 급냉 제강 슬래그 대체율 75%까지는 대체율이 증가함에 따라 모르타르의 유동성 향상, 고성능감수제 첨가율과 물-시멘 트비의 감소가 압축강도를 증진시켰기 때문으로 판단된다. 재령 28일을 기준으로 하여 강모래(급냉 제강 슬래그 대체율 0%)만 사용한 것과 비교하면, 급냉 제강 슬래그를 대체할 경우 시리즈 I 에서는 약 10~24% 압축강도가 증 가하고, 시리즈 II에서는 약 25-70%, 시리즈 m에서는 약 :16~53%, 정도 압축강도가 증가하는 것으로 나타났다. Fig.
- 급냉 제강 슬래그 대체율 25%, 50%, 75% 및 100% 상호간의 압축강도 유의성을 검토하면, 시리즈 I 에서는 재 령 28일을 기준하여 대체율 25%, 50%, 75%는 서로 상 호간에 유의한 영향은 없고, 대체율 100%와는 유의한 영향을 보이고 있다. 즉 재령 28일에는 대체율 25%, 50%, 75%간의 압축강도 차이는 없고, 대체율 100%보다는 압 축강도가 높게 나타나는 것이 검증되었다.
후속연구
- 앞의 분산분석에 의해 급냉 제강 슬래그 대체율이 모르 타르의 플로우, 고성능감수제의 첨가율, 물-시멘트비 및 압축강도에 차이가 있을 경우에는 어느 대체율 수준간에서 차이가 존재하는지를 검정해 보아야 한다.
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