[논문]혼화제·재가 무시멘트 황토 모르타르의 유동성 및 압축강도 발현에 미치는 영향

양근혁; 황혜주; 김선영; 송진규

doi:10.4334/jkci.2006.18.6.793

혼화제·재가 무시멘트 황토 모르타르의 유동성 및 압축강도 발현에 미치는 영향
Effect of Superplasticizers and Admixtures on the Fluidity and Compressive Strength Development of Cementless Mortar Using Hwangtoh Binder 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.18 no.6, 2006년, pp.793 - 800

양근혁 (목포대학교 건축공학) , 황혜주 (목포대학교 건축학과) , 김선영 (전남대학교 바이오하우징) , 송진규 (전남대학교 건축학부)

초록
AI-Helper

본 연구의 목적은 개발된 황토결합재를 이용한 무시멘트 모르타르의 유동성과 압축강도에 대한 혼화제 재의 영향을 평가하는 것이다. 실험은 혼화제 재의 종류와 치환율에 따라 4그룹으로 분류되어 진행되었다. 시리즈 I은 고성능 감수제의 치환율에 따라, 시리즈 II는 물/황토결합재 비 50%, 60% 및 70%에서 고로슬래그와 팽창시멘트 치환율에 따라, 시리즈 III은 고로슬래그 비표면적과 치환율에 따라, 그리고 시리즈 IV에서는 콘크리트의 경시변화를 위해 개발된 분말형 혼화제인 PSP제의 치환율을 변화시켰다. 실험 결과에 근거하여 무시멘트 황토모르타르의 플로우와 압축 강도 향상을 위한 각 혼화재의 적정 치환율이 제시되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper reports test results to assess the influence of superplasticizers and different admixture on the flow and compressive strength development of cementless mortar using developed hwangtoh binder. Test specimens were classified into four groups: series for I the mixing ratio of superplasticizers, series II for a kind and replacement level of admixtures according to the variation of water/hwangtoh binder ratio, series III for the specific surface area and replacement level of ground granulated blast-furnace slag and series IV for the replacement level of powered superplasticizer agent developed to improve slump loss of concrete. The proper replacement level of each admixture is proposed for enhancement the flow and compressive strength of the hwangtoh binder mortar.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

PSP 제는 전체 결합재 양의 50% 를 치환하여도 순수 폴리카르본산계 감수제의 3% 치환양보다도 적다. OPC 콘크리트에서는 최적 첨가량이 5% 로 제시顷되고 있지만 본 연구에서는 HB 모르타르의 유동성과 압축강도 향상을 목적으로 30%까지 치환하였다. PSP제의 특성을 고려하여 비빔시간을 변화시켰다.
본 연구는 HB 모르타르 및 HB 콘크리트를 구조체에 적용하는 최종목표의 기초이다. HB 모르타르의 적정 배합설계 및 유동성과 압축강도 향상을 위하여 혼화제 및 혼화재가 첨가되었다.
비해 매우 낮다. 본 연구에서는 HB 모르타르의 유동성과 압축강도 향상을 위해 각 혼화제 . 재의 종류 및 치환율에 따라 4그룹으로 분류하여 실험을 진행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구의 목적은 황토결합재(HB)를 사용한 무시멘트모르타르(HB 모르타르)의 배합설계 개발 및 성능 향상이다. HB 모르타르의 플로우와 압축강도 발현이 상업적으로 이용되는 혼화제와 혼화재에 의해 받는 영향을 평가하였다.
식물에게유익한 성분함유 및 보다 적은 에너지 소비 등이다. 이를 위해 본 연구에서는 시멘트가 없는 황토결합재를 개발하였으며 이를 이용한 모르타르 및 콘크리트의 배합설계와 기초 역학적 특성들에 대한 연구5)를 수행하였다. 본 연구의 결과는 건강주거 환경개발에 중요한 역할을담당할 것이다.

제안 방법

GGBS는 이산화탄소 방출이 없는 산업부산물로서 HB 와의 반응성이 매우 우수하였다. GGBS의 활용성을 높이기 위하여 밀도 2.89g/cm³의 비표면적 4, 000(润尬과 8, 000cm²/g에 대해서 시리즈 Ⅲ의 실험을 수행하였다. 시리즈 Ⅲ의 시험체에서 W/HB와 S/HB는 각각 60%와 3.
HB 모르타르의 플로우와 압축강도 발현이 상업적으로 이용되는 혼화제와 혼화재에 의해 받는 영향을 평가하였다. 시험체는 혼화제 및 혼화재의 종류와 치환율에 따라 각 시리즈로 구분되었다.
0 mm로 고정“)하였다. HB(hwangtoh binder) 는 OPC(ordinary portland cement) 에비해 비중은 낮고 흡수성은 높기 때문에 동일 OPC 모르타르에 비해 유동성이 매우 낮다이를 개선하기 위해 시리즈 I의 실험을 계획하였다. 리그닌계의 감수제의성분 중 96%는 목질 섬유에서 추출한 천연 리그닌계이며, 상업적으로 이용되는 다른 감수제들에 비해 화학성분이 매우 적다.
상대 압축강도는 혼화재가없는 HB 모르타르의 압축강도에 대한 각 혼화재가 치환된 HB 모르타르의 압축강도의 비이다. HB의 강도발현메커니즘은 포졸란반응이기 때문에 수화반응에 의한 초기강도 향상을 목적으로 시멘트도 혼화재의 개념으로 적용하였다. 각 혼화재가 15% 치환된 경우 재령 1일 강도증진은 뛰어났지만 28일 강도 증진은 CSA계 팽창시멘트 (CSA typed expansive cement, EC)와 고로슬래그(ground granulated blast-fiimace slag, GGBS)를 제외하고는 크지않았다.
OPC 콘크리트에서는 최적 첨가량이 5% 로 제시顷되고 있지만 본 연구에서는 HB 모르타르의 유동성과 압축강도 향상을 목적으로 30%까지 치환하였다. PSP제의 특성을 고려하여 비빔시간을 변화시켰다.
시리즈 Ⅱ는 HB와 반응성이 좋은 혼화재를 예비 실험으로부터 선정하고 이들의 치환율에 따른 유동성과 압축강도를 평가한 것이다. Fig.
HB 모르타르의 플로우와 압축강도 발현이 상업적으로 이용되는 혼화제와 혼화재에 의해 받는 영향을 평가하였다. 시험체는 혼화제 및 혼화재의 종류와 치환율에 따라 각 시리즈로 구분되었다.
양생은 기건양생을 하였다. 양생실의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 위하여 2x2xlm의 양생실을 만들고내부에 자동온도제어 전기스팀을 설치하였다. 내부 양생온도와 습도는 각각 23±2℃와 70±5%를 유지하였다.
하지만 황토를 혼화재로 치환한 콘크리트에서 리그닌계 감수제는 황토와의 반응에서 많은 내부공기를 발생시키며 압축강도 발현을 매우 감소시켰다口). 이를 고려하여 리그닌계와 폴리카르본산계를 1 : 1로 혼합하였다. 일반적으로 혼화제의 정의는 결합재 양 대비 5% 미만의 혼입재료로서 정의°되므로 이를 고려하여 최대 5% 까지 투입하였다.
본 연구에서는 HB 모르타르의 유동성과 압축강도 향상을 위해 각 혼화제 . 재의 종류 및 치환율에 따라 4그룹으로 분류하여 실험을 진행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
재령에 따른 압축강도를 측정하였다. 플로우는 KSL 5111 기준4에 따라 물 첨가 후 그리고 1분의 비빔 후측정하였다. 압축강도는 KS L 5105 기준에 의해 50mm 입방체 몰드를 이용하여 재령 I일, 3일, 7일, 28일 및 91 일에서 측정되었다.

대상 데이터

0 이다. W/HB 60%일 때 비표면적 qOOOcmVg의 치환율 20%~50%인 시험체는 시리즈【I의 결과를 이용하였다. 시리즈 IV는 시리즈 I, Ⅱ의 결과에 근거하여 유동성과압축강도의 향상을 목적으로 계획되었다.
하지만 초속경 시멘트(ultra super early strength cement, UEC)와 초조강시 멘 트(super high-early strength cement, SEC)는 비 빔후 유동성 손실이 OPC 모르타르에서 보다도 급격하였기 때문에 HB와 함께 사용되기에는 적합하지 않았다. 이를 고려하여 시리즈 II에서는 GGBS 및 EC> 혼화재로선택하였다. GGBS는 비표면적 4, 000cm²/g급을 이용하였다.
지 반면 GGBS 및 EC는 유리석회(CaO)가 주요성분으로서 이 들이 황토의 포졸란반응에서 생성되는 아플라이트 겔(afWilite gel) 또는 스트래틀링가이드 겔 (stratlingite gel)과 결합하여 압축강도 상승에 기여한다. 잔골재는 최대직경 5 mm로서 바다모래를 세척한 것이다. 사용된 잔골재의 밀도는 2.
실험 결과 분석 에서는 혼화제 . 재가 없는 HB 모르타르의 플로우 및 압축강도로 무차원화한 상대 값을 이용하였다.

이론/모형

플로우는 KSL 5111 기준4에 따라 물 첨가 후 그리고 1분의 비빔 후측정하였다. 압축강도는 KS L 5105 기준에 의해 50mm 입방체 몰드를 이용하여 재령 I일, 3일, 7일, 28일 및 91 일에서 측정되었다. 단, 시리즈 IV의 압축강도는 재령 28 일에서만 측정되었으며, 플로우를 측정하는 비빔시간에따라 압축강도 측정을 위한 몰드를 만들었다.

성능/효과

1) 폴리카르본산계와 리그닌계의 혼합인 고성능 감수제가 5%까지 첨가되어도 HB 모르타르의 플로우 증가율은 20%로 매우 낮았으며 압축강도는 감수제 투입율의 증가와 함께 급격히 감소하였다.
2) 팽창 시멘트의 치환은 HB 모르타르의 유동성을 다소 감소시키지만 압축강도 상승에 가장 유리하였다. HB 모르타르의 압축강도 향상을 위한 팽창 시멘트의 적정 치환율은 20%이었다.
3) HB 모르타르의 플로우는 고로슬래그 치환율에 비례하여 증가하였으며 비표면적 4000cm²/g 보다는 8, 000<润徐의 고로슬래그가 플로우 향상에 유리하였다. 하지만 치환율 30% 이상에서 고로슬래그의 비표면적 변화에 따른 플로우의 차이는 매우 작았다.
4) 비표면적 4000cm²/g의 고로슬래그 치환율이 증가할수록 HB 모르타르의 압축강도는 재령에 관계없이다소 감소하였다. 반면 비표면적 8, 000crrEg이 30% 치환된 HB 모르타르의 재령 7일, 28일 및 91일 압축강도는 평균 35% 증가하였다.
5) 콘크리트의 경시변화를 개선하기 위해 개발된 분말형혼화제인 PSP 제는 HB 모르타르의 유동성 향상에 가장 우수하였으며, 대부분의 시험체에서 배합 30분 후에도 초기 플로우 값의 90% 이상을 유지하였다. HB 모르타르의 압축강도는 PSP 제 치환율 20%에서 평균 9% 향상되었지만 치환율 30%에서 급격히 감소하였다.
PSP 제는 고성능 감수제또는 GGBS에 비해서도 매우 높은 유동성 향상을 보였다. Fig. 2에 나타낸 바와 같이 初73 = 50%일 때 GGBS 가 HB 모르타르의 플로우 향상에 영향이 없는 것과 비교할 때 PSP 제는 HB 모르타르의 유동성 향상에 매우효과적이었다.
이맹호 등”)은 OPC 모르타르에서 GGBS의 비표면적이클수록 수화생성반응이 효과적이기 때문에 GGBS의 분말도가 8, 000 冲徐을 치환한 경우 분말도 4, 000 crW/g을치환한 경우에 비해 평균 40% 높은 강도증진이 있음을보였다. HB 모르타르에서도 분말도가 높은 GGBS의 치환이 효과적이며 적정 치환율은 30% 이었다.
12에는 PSP제와 상대강도의 관계를 나타내었다. PSP 제가 치환된 HB 모르타르의 압축강도는 치환율 20% 까지는 평균 9% 증가하지만 치환율 30%에서는 급격히감소하였다. PSP 제는 GGBS와 폴리카르본산계 감수제의 합성이므로 치환율 30%에서는 Fig.
고성능 감수제의 투입량의 증가는 유동성을 개선시키지만 그 정도는 크지 않았다. 고성능 감수제 투입률(%) 1% 이하에서는 HB 모르타르의 유동성이 전혀 개선되지 않았으며 5%까지 첨가하여도 플로우의 증가율은 20% 정도였다. 최재진”)은 OPC 콘크리트에서 유동화제의 첨가량과 슬럼프 증가량은 거의 비례관계에 있으며 적정 첨가량 1%에서 감수율 20~30%, 즉 물-시멘트비 60% 인 경우 슬럼프 증가비는 1.
HB 모르타르는 황토의 높은 흡수성으로 인해 OPC 모르타르에 비해 건조수축이 크다일반적으로 콘크리트의 압축강도는 건조수축에 의한 내부 미세균열로 인해감소될 수 있다. 또한 에트링가이트를 형성하는 S0양이많으면 오히려 팽창균열로 인해 OPC 콘크리트 강도가 감소되는 것과 같이 HB 모르타르에서도 치환율 20% 이상에서 강도가 감소하였다. 이는 EC가 치환된 HB 모르타르의 건조수축은 에트링가이트에 의한 팽창효과에 의해보상되며 이로 인해 강도상승효과를 얻고 있음을 보여준다.
GGBS가 치환된 HB 모르타르의 28일 및 91일 상대 압축강도는 GGBS 치환율의 증가와 함께 감소하였다. 반면 HB 모르타르의 압축강도 증진에 가장 효율적인 EC의 치환율은 20% 수준이었다. EC 의 주요 화학적 성분은 Table 2 ©에서 보여주듯이 CaO 와 SO₃이다.
본 연구에서 제시하는 친환경 콘크리트의 정의는 자연과 동화될 수 있는 콘크리트로서 Mehta가 제시하는 기본 개념보다 더욱 적극적이다. 이를 위한 기본조건으로서 이산화탄소의 무방출, 인간을 비롯한 동 .
고성능 감수제가혼입된 경우 재령 1일 강도는 거의 발휘를 하지 못하였다. 재령 28 일 및 91일 압축강도도 고성능 감수제 혼입률이 증가할수록 PWB에 관계없이 급격히 감소하였다. Fig.
고성능 감수제 투입률(%) 1% 이하에서는 HB 모르타르의 유동성이 전혀 개선되지 않았으며 5%까지 첨가하여도 플로우의 증가율은 20% 정도였다. 최재진”)은 OPC 콘크리트에서 유동화제의 첨가량과 슬럼프 증가량은 거의 비례관계에 있으며 적정 첨가량 1%에서 감수율 20~30%, 즉 물-시멘트비 60% 인 경우 슬럼프 증가비는 1.6~ 1.8임을 지적하였다. 고성능감수제가 HB 모르타르의 유동성에 미치는 영향은 OPC 콘크리트의 경우에 비해 매우 둔화되었다.
GGBS 치환율의 증가에 비례하여 증가하였다. 특히 비표면적 8, 000cm%의 GGBS가 4, 000cm²/g의 GGBS에 비해 플로우 향상에 유리하지만치환율 30% 이상에서 GGBS의 비표면적 변화에 따른 플로우의 차이는 매우 작았다. Fig.
비 표면적이 4, 000cn?/g인 GGBS는 HB 모르타르의 강도를 오히려 감소시켰다. 하지만 비 표면적이 8, 000<血徐인 GGBS가 치환된 HB 모르타르의 상대강도는 치환율 30%까지는 치환율에 비례하여 증가하며치환율 30% 이후에는 증가율이 둔화되었다. 비 표면적 8, 000<汕撫인 GGBS가 30% 치환되었을 때 HB 모르타르의 재령 7일 이후 압축강도는 평균 35% 증가하였다.

후속연구

이를 위해 본 연구에서는 시멘트가 없는 황토결합재를 개발하였으며 이를 이용한 모르타르 및 콘크리트의 배합설계와 기초 역학적 특성들에 대한 연구5)를 수행하였다. 본 연구의 결과는 건강주거 환경개발에 중요한 역할을담당할 것이다.

참고문헌 (18)

Malhotra, V. M., 'Introduction: Sustainable Development and Concrete Technology,' Concrete International, Vol.24, No.7, July 2002, 22pp

상세보기
Yang, K. H., Hwang, H. Z., Kim, S. Y., and Song, J. K., Development of a Cementless Mortar Using Hwangtoh Binder, Building and Environment, Accepted, 2006
Mehta, P. K., 'Reducing the Environmental Impact of Concrete', Concrete International, Vol.23, No.10, Oct. 2001, pp.61-66

상세보기
Hardjito, D., Wallah, S. E., Sumajouw, D. M. J., and Rangan, B. V., 'On the Development of Fly Ash-Based Geopolymer Concrete', ACI Materials Journal, Vol.101, No.6, Nov-Dec, 2004, pp.467-472

상세보기
Mehta, P. K., 'Greening of the Concrete Industry for Sustainable Development', Concrete International, Vol.24, No.7, July 2002, pp.23-28

상세보기
한국콘크리트학회, '콘크리트 혼화재료' 기문당, 1997, 256pp
한국콘크리트학회, 콘크리트의 재활용, 콘크리트 특집도서 시리즈, 2004, 232pp
정연백, 양근혁, 황혜주, 정헌수, '황토와 고로슬래그미분말을 첨가한 콘크리의 역학적 성능 평가', 대한건축학회 논문집, 22권 5호, 2006, pp.13-20

상세보기
최희용, 김무한, 황혜주 외 2인, '혼화재 종류 및 활성황토 대체율별 콘크리트의 공학적 특성에 관한 실험적 연구', 콘크리트학회논문집, 13권2호, 2001. 4, pp.123-129

원문보기 상세보기
최희용, 황혜주, 김무한 외 1인, '시멘트 모르타르르의 적용을 위한 황토 혼화재 개발에 관한 연구', 대한건축학회 논문집, 16권6호, 2000. 6, pp.95-102
양근혁, 황혜주, 김선영, 송진규, '시멘트 무첨가 황토결합재를 사용한 모르타르의 배합특성에 따른 압축강도 및 건조수축 거동', 대한건축학회 논문집, 22권6호, 2006, pp.87-93
양근혁, 김선영, 송진규, '활성황토와 셀룰로우스 섬유가 혼입된 콘크리트의 역학적 특성', 대한건축학회 논문집, 22권 1호, 2006. pp.111-118

상세보기
양근혁, 심재일, 이재삼, 정헌수, '재생골재 콘크리트의 슬럼프 손실 개선을 위한 분말형 혼화제의 개발', 콘크리트학회 논문집, 18권5호, 2006. 10, pp.649-656

원문보기 상세보기
한국공업표준협회, KS 규준안, 한국공업표준협회, 2006
이상수, 원철, 김동석, 박상준, '고로슬래그미분말을 사용한 콘크리트의 공학적 특성에 관한 연구', 콘크리트학회 논문집, 12권 4호, 2000, pp.49-58
최재진, 최신유동화 콘크리트-유통화제의 종류 및 특성, 콘크리트 학회지, 13권3호, 2001, pp.32-36

원문보기 상세보기
윤재환 역, 포틀랜드 시멘트 및 콘크리트, 세진사, 1996, 401pp
이맹호, 한상호, 윤재환 외 2인, '분말도가 다른 고로슬래그 미분말을 이용한 시멘트 모르타르의 압축강도 발형성에 관한 연구', 대한건축학회학술발표 논문집, 19권 2호, 1999, pp.548-553

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증