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문제 정의
- 상기에서 언급한 내용을 전제로 영구지보재로서 숏크리트는 지보재와 콘크리트 라이닝의 역할을 동시에 하게 됨으로써 종래의 숏크리트에 비하여 고강도, 고내구성 등의 기능을 갖는 고품질화가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 영구지보재로서 사용될 수 있는 숏크리트의 내구성능을 평가하였다.
- 따라서 투수성이 큰 콘크리트는 다량의 공극과 미세균열의 존재로 인하여 강도가 감소하고, 장기적으로 보면 숏크리트 내부의 공극과 미세균열을 통하여 수분이 침투하고 침투된 수분이 동결융해 작용에 영향을 받아 내구성능을 악화 시켜 궁극적으로 구조체의 기능을 저하시킨다. 따라서 본연구에서 는 영구지 보재로서 고성 능 숏크리 트의 간접 적 인 투수성을 알아보기 위하여 ASTM C 1202-94에 준하여 실시하였다. Fig.
- 요 약 본 연구는 장기간숏크리트의 강도를 유지할수 있는 영구지보재로서 알칼리 프리계 및 시멘트 광물계 급결제를 사용한 적정 배합비의 고성능 숏크리트의 내구성을 평가하였다. 내구성 실험은 염소이온 투과 시험, 동결융해 반복 시험, 촉진 중성화 시험 및 숏크리트에 염해의 영향 실험을 실시하였다.
- 저하시키는 중요한 원인 중의 하나이다. 이에 본 연구에서는 영구지보재로서 고성능 숏크리트의 중성화 시험을 실시하였다. 중성화 시험은 기존 연구자들의 실험 방법을 기본으로하여 실시하였다Fig.
제안 방법
- 중성화 시험은 기존 연구자들의 실험 방법을 기본으로하여 실시하였다Fig. 4와 같은 중성화촉진 장비에서 대기환경보다 매우 높은 이산화탄소의 촉진 환경을 인공적으로 조성하여 숏크리트의 중성화 저항 특성을 평가하였다. ①100 mm *200 mm의 원주형 공시 체를 제작하여 23 ±2。。의 양생 수조에서 28일 동안 표준양생을 실시한 후 중성화 촉진기 내에서 Table 5의 조건으로 공시체를 90일간 노출시켰다.
- ①100 mm *200 mm의 원주형 공시 체를 제작하여 23 ±2。。의 양생 수조에서 28일 동안 표준양생을 실시한 후 중성화 촉진기 내에서 Table 5의 조건으로 공시체를 90일간 노출시켰다. 그 후 각각의 공시 체를 할렬 인장한 후 1%의 페놀프탈레인 용액을 분무하여 나타난 상하 단면의 변색 유무의 판별로서 중성화 깊이를 측정하여 숏크리트의 중성화 정도를 평가하였다.
- 본 연구에서는 급결제 종류에 따른 숏크리트의 동결융해 저항성을 측정하기 위해서 100X 100x400mm의 각주형 공시체를 제작하여 23±2°C의 양생 수조에서 14일간 양생한 후 KS F 2456 에 따라 동결융해 시험을 수행하였다. 기준 공시체를 제작하여 공시체 중심에서의 온도를 4°C에서 -18°C로 떨어뜨리는 동결작용과 다시 4°C로 올리는 융해작용을 반복하였다. 매 30사이클에서 상대동탄성계수를 측정하였으며 시험 결과는 공시체 2개를 제작하여 평균값을 사용하였다.
- 사용한 적정 배합비의 고성능 숏크리트의 내구성을 평가하였다. 내구성 실험은 염소이온 투과 시험, 동결융해 반복 시험, 촉진 중성화 시험 및 숏크리트에 염해의 영향 실험을 실시하였다. 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 낮은 투과성을 나타내었다.
- 4, 슬럼프는 100±20mm, 공기량은 4±1%로 고정하였다. 목표 슬럼프를 맞추기 위해서 폴리 카본 산계 고유동화제를 첨가하였다. 또한 영구지보재로 사용하기 위한 숏크리트의 강도는 재령 28일 기준으로 압축강도 35 MPa 이상, 휨강도 4.
- 동결융해의 반복 작용은 숏크리트 중의 자유수가 동결되어 체적이 팽창되므로 숏크리트 내부에 큰 팽창압력으로 인한 인장응력이발생되어 숏크리트를 파괴시킨다. 본 연구에서는 급결제 종류에 따른 숏크리트의 동결융해 저항성을 측정하기 위해서 100X 100x400mm의 각주형 공시체를 제작하여 23±2°C의 양생 수조에서 14일간 양생한 후 KS F 2456 에 따라 동결융해 시험을 수행하였다. 기준 공시체를 제작하여 공시체 중심에서의 온도를 4°C에서 -18°C로 떨어뜨리는 동결작용과 다시 4°C로 올리는 융해작용을 반복하였다.
- 검토하였다. 실험 방법은 기존 연구자에 의해서 수행되었던 방법을 이용하였다均 본 연구에서는 0100x200mm 의 원주형 공시체를 제작하여 온도 23±2°C, 상대습도 50%의 양생실에서 1일 양생 후 3%의 NaCl 용액에 침지한 후 재령 3일, 7일, 28일, 91일에 압축강도 시험을 실시하였다.
- 알칼리 프리계 및 시멘트 광물계 급결제를 사용한 고성능 숏크리트가 영구지보재로서 해수에 영향을 받는 지하구조물에 사용될 경우 숏크리트의 염해 환경에 대한 영향을 검토하였다. 실험 방법은 기존 연구자에 의해서 수행되었던 방법을 이용하였다均 본 연구에서는 0100x200mm 의 원주형 공시체를 제작하여 온도 23±2°C, 상대습도 50%의 양생실에서 1일 양생 후 3%의 NaCl 용액에 침지한 후 재령 3일, 7일, 28일, 91일에 압축강도 시험을 실시하였다.
- 영구지보재로서 고성능 숏크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 염소이온 투과 시험, 동결융해 시험 및 중성화 시험을 실시하였고 염해 영향에 대한 평가 실험을 실시하였으며 실험 결과를 정리하면 다음과 같다.
- 잔골재율은 65%, 물/시멘트비는 0.4, 슬럼프는 100±20mm, 공기량은 4±1%로 고정하였다. 목표 슬럼프를 맞추기 위해서 폴리 카본 산계 고유동화제를 첨가하였다.
대상 데이터
- 굵은골재는 최대 치수를 13 mm, 비중이 2.68인 쇄석을 사용하였고 잔골재는 비중이 2.61 이고 조립률이 2.65인 강사를 사용하였다. 잔골재 입도 곡선은 Fig.
- 본 연구에 사용된 급결제는 현재 국내에서 시판되고 있는 알칼리 프리계 급결제와 C12A7 광물계 급결제를 사용하였다. 급결제별 기본 물성은 Table 3과 같다.
- 본 연구에서 사용된 시멘트는 KS L 5201에 적합한 H사의 1종 시멘트를 사용하였으며 물리적 특성은 Table 1과 같다.
- 본 연구에서는 광물질 혼화재인 실리카퓸이 사용되었다. 물리 .
- 본 연구에서는 영구지보재로서 고성능 숏크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 알칼리 프리계 및 시멘트 광물계 급결제로 각각 10%와 4%을 사용하고 실리카퓸 7% 를 사용한 Table 4와 같은 배합을 사용하였다. 잔골재율은 65%, 물/시멘트비는 0.
- 2는 콘크리트의 염소이온 투과 시험 모습이다. 실험 공시체의 제작은 0100x200 mm 원주형 공시 체를 제작한후 공시체의 중간 부분에서 50 mm를 콘크리트 절단기를 이용하여 절단 한 후 실험을 실시하였다.
데이터처리
- 기준 공시체를 제작하여 공시체 중심에서의 온도를 4°C에서 -18°C로 떨어뜨리는 동결작용과 다시 4°C로 올리는 융해작용을 반복하였다. 매 30사이클에서 상대동탄성계수를 측정하였으며 시험 결과는 공시체 2개를 제작하여 평균값을 사용하였다. Fig.
성능/효과
- 1) 실리카퓸을 사용한 영구지보재로서 숏크리트 배합은 모두 낮은 투과성을 나타내었다.
- 2) 영구지보재로서의 숏크리트 배합에서는 동결융해 반복 300회까지 상대동탄성계수가 85% 이상의 우수한 동결융해 저항성을 보였다. 알칼리 프리계 급결제 및 시멘트 광물계 급결제의 종류에 상관없이 동결융해 반복에 따른 저항성이 우수하게 나타났다
- 3) 중성화 시험 결과 급결제에 따른 영향은 크게 나타나지 않았으며 영구지보재로서 숏크리트 배합에서 중성화 깊이가 약간 깊게 나타났다.
- 4) 염해 환경에 압축강도 시험 결과를 보면 재령 28 및 91일에서 배합별로 약간의 차이가 있지만 압축강도 비가 95〜105% 범위로 염해에 따른 압축강도 저하 현상은 나타나지 않았다. 염소이온 투과 시험 결과 역시 염해 환경에 따른 영향은 나타나지 않았다.
- 6에 정리하였다. Fig. 6에서 보는 바와 같이 모든 배합에서 동결융해 반복 300회까지 상대동탄성계수가 85% 이상으로 나타나 기준인 60% 이상의 우수한 동결융해 저항성을 보여주었다. 이는 동결융해 저항성에 가장 큰 영향을 미치는 공기량의 범위를 본 연구에서는 모든 배합에서 4±1%로 고정하였기 때문에 동결융해 저항성이 우수하게 나타났다.
- 염해 환경에서는 어떠한 영향도 없었다. 따라서 본 연구에서의 고성능 숏크리트 배합은 우수한 내구 성능을 보여주었다. 핵심용어 : 알칼리 프리계 급결제, 시멘트 광물계 급결저I, 내구성, 영구지보재, 숏크리트
- 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 모두 낮은 투과성을 나타내었다. 또한 동결융해 300회 반복 후에 상대동탄성계수가 85% 이상을 초과하는 우수한 동결융해 저항성을 보였다. 촉진 중성화 시험 결과 급결제에 따른 영향은 나타나지 않았으며 실리카픔을 사용한 배합에서 중성화 깊이가 약간 깊게 나타났다.
- 본 연구에서는 이와 같은 내용을 고려하여 공기량의 범위를 4±1%로 결정하여 적용하였으며 따라서 각 배합마다 동결융해 저항성에 작은 차이는 나타나고 있으나 그 범위는 크지 않았다. 또한 시험 결과는 알칼리 프리계 급결제 및 시멘트 광물계 급결제의 종류에 상관없이실리카퓸을 치환한 배합이 Plain 배합보다 동결융해 반복에 따른 저항성이 우수한 것으로 나타났다. 이것은 실리카퓸을 사용함으로써 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하고 포졸란반응에 의해 미세한 공극을 감소시켜 시멘트수화체의 공극을 치밀하게 하여 동해의 원인이 되는 수분의 침투를 억제하는 투수저항성이 향상되었기 때문이다.
- 목표 슬럼프를 맞추기 위해서 폴리 카본 산계 고유동화제를 첨가하였다. 또한 영구지보재로 사용하기 위한 숏크리트의 강도는 재령 28일 기준으로 압축강도 35 MPa 이상, 휨강도 4.5 MPa 이상을 목표로 하고 있으며 본 연구에서의 압축강도 및 휨강도 시험 결과 이를 모두 만족하였다.
- 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 낮은 투과성을 나타내었다. 실험 결과 실리카퓸을 사용한 모든 배합이 모두 낮은 투과성을 나타내었다. 또한 동결융해 300회 반복 후에 상대동탄성계수가 85% 이상을 초과하는 우수한 동결융해 저항성을 보였다.
- 동결융해 저항성을 보였다. 알칼리 프리계 급결제 및 시멘트 광물계 급결제의 종류에 상관없이 동결융해 반복에 따른 저항성이 우수하게 나타났다
- 8 및 9와 같다. 압축강도 시험 결과를 보면 재령 28일 및 91일에서 배합 별로 약간의 차이가 있지만 압축강도비가 95-105% 범위로 염해에 따른 압축강도 저하 현상은 나타나지 않는 것으로 나타났다. 염소이온 투과 시험 결과 역시 염해 환경에 따른 영향은 나타나지 않는 것으로 나타났다.
- 6에서 보는 바와 같이 모든 배합에서 동결융해 반복 300회까지 상대동탄성계수가 85% 이상으로 나타나 기준인 60% 이상의 우수한 동결융해 저항성을 보여주었다. 이는 동결융해 저항성에 가장 큰 영향을 미치는 공기량의 범위를 본 연구에서는 모든 배합에서 4±1%로 고정하였기 때문에 동결융해 저항성이 우수하게 나타났다. 일반적으로 공기량이 증가하면 동결융해 저항성이 증가하는 것으로 알려져 있다.
- 7 과 같다. 중성화 시험 결과를 보면 급결제에 따른 영향은 크게 나타나지 않았으며 실리카퓸을 사용한 배합에서 중성화 깊이가 약간 깊게 나타났다. 이러한 경향은 실리카픔과 같은 혼화재는 콘크리트 중의 수산화칼슘과 포졸란 반응에 의해 칼슘 실리케이트 하이드레이트 (CSH) 를생성함으로써 콘크리트 중에 있는 수산화칼슘을 소모하게 되어 숏크리트의 알칼리도가 감소하기 때문인 것으로 사료된다.
- 또한 동결융해 300회 반복 후에 상대동탄성계수가 85% 이상을 초과하는 우수한 동결융해 저항성을 보였다. 촉진 중성화 시험 결과 급결제에 따른 영향은 나타나지 않았으며 실리카픔을 사용한 배합에서 중성화 깊이가 약간 깊게 나타났다. 염해 환경에서는 어떠한 영향도 없었다.
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