일반적으로 UFFA(Ultra Fine Fly Ash)는 일반 플라이 애시보다 워커빌리티를 더 좋게 하고 포졸란 반응을 더 크게 활성화시키는 특성을 가지고 있으며, 이와 같은 특성이 콘크리트의 내구성을 더욱 향상시키는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 이러한 UFFA의 특성을 활용하여 초속경시멘트에 UFFA를 첨가한 콘크리트 혼합물이 조기교통개방용 콘크리트포장 보수재료로서 활용이 가능한지 여부를 판단하고자 하였다. 기 연구에서는 초속경시멘트에 UFFA만을 첨가할 경우, 포졸란 반응이 크게 활성화되지 못하여 내구성 증진에 큰 효과가 나타나지 않았다. 이에 본 연구에서는 초속경시멘트와 UFFA에 수산화칼슘을 추가로 첨가하여 제조된 콘크리트 혼합물의 포졸란 반응 발생여부를 판단하고, 이것이 콘크리트 물성에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 본 연구결과, 초속경시멘트에 UFFA를 첨가할 경우 W/C비를 크게 낮출 수 있어 콘크리트의 조기강도 저감부분을 충분히 상쇄시킬 수 있는 것으로 나타났다. 또한 X-선회절분석과 염소이온침투저항성 실험결과를 볼 때 수산화칼슘 첨가에 따른 UFFA초속경 콘크리트의 포졸란반응이 첨가하지 않은 것에 비하여 더 크게 활성화되는 것으로 나타났으며, 특히 수산화칼슘 첨가량이 증가함에 따라 UFFA 초속경 콘크리트의 투수저항성이 전반적으로 증진됨을 알 수 있었다.
일반적으로 UFFA(Ultra Fine Fly Ash)는 일반 플라이 애시보다 워커빌리티를 더 좋게 하고 포졸란 반응을 더 크게 활성화시키는 특성을 가지고 있으며, 이와 같은 특성이 콘크리트의 내구성을 더욱 향상시키는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 이러한 UFFA의 특성을 활용하여 초속경시멘트에 UFFA를 첨가한 콘크리트 혼합물이 조기교통개방용 콘크리트포장 보수재료로서 활용이 가능한지 여부를 판단하고자 하였다. 기 연구에서는 초속경시멘트에 UFFA만을 첨가할 경우, 포졸란 반응이 크게 활성화되지 못하여 내구성 증진에 큰 효과가 나타나지 않았다. 이에 본 연구에서는 초속경시멘트와 UFFA에 수산화칼슘을 추가로 첨가하여 제조된 콘크리트 혼합물의 포졸란 반응 발생여부를 판단하고, 이것이 콘크리트 물성에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 본 연구결과, 초속경시멘트에 UFFA를 첨가할 경우 W/C비를 크게 낮출 수 있어 콘크리트의 조기강도 저감부분을 충분히 상쇄시킬 수 있는 것으로 나타났다. 또한 X-선회절분석과 염소이온침투저항성 실험결과를 볼 때 수산화칼슘 첨가에 따른 UFFA초속경 콘크리트의 포졸란반응이 첨가하지 않은 것에 비하여 더 크게 활성화되는 것으로 나타났으며, 특히 수산화칼슘 첨가량이 증가함에 따라 UFFA 초속경 콘크리트의 투수저항성이 전반적으로 증진됨을 알 수 있었다.
Generally, UFF A(Ultra Fine Fly Ash) has merit that advances a greater concrete workability and activates a greater pozzolanic reaction than common fly ash due to its ultra fine particle size. These properties enhance concrete durability by reducing permeability and increasing resistance of alkali s...
Generally, UFF A(Ultra Fine Fly Ash) has merit that advances a greater concrete workability and activates a greater pozzolanic reaction than common fly ash due to its ultra fine particle size. These properties enhance concrete durability by reducing permeability and increasing resistance of alkali silica reaction(ASR) and sulfate attack, etc. Due to these reasons, UFFA can be used in a rapid setting concrete. The purpose of this study is to develop and evaluate the rapid setting concrete with UFF A as a repair material for early-opening-to-traffic. In previous studies, if only UFFA is added to the rapid setting concrete mixture, pozzolanic reaction doesn't happen actively. Therefore, in this study, the chemical and physical tests were performed for rapid setting concrete with UFFA including calcium hydroxide and the activity of pozzolanic reaction was evaluated. Finally, the effectiveness of this mixture on enhancing concrete durability was investigated. As results, adding UFF A decreased the water/cement ratio of concrete, and compensated the reduced portion of the early strength of concrete. Also, rapid setting concrete with UFFA including calcium hydroxide activated a greater pozzolanic reaction than normal-UFF A concrete. As calcium hydroxide increases, electrical indication of concrete's ability to resist chloride ion penetration is promoted significantly.
Generally, UFF A(Ultra Fine Fly Ash) has merit that advances a greater concrete workability and activates a greater pozzolanic reaction than common fly ash due to its ultra fine particle size. These properties enhance concrete durability by reducing permeability and increasing resistance of alkali silica reaction(ASR) and sulfate attack, etc. Due to these reasons, UFFA can be used in a rapid setting concrete. The purpose of this study is to develop and evaluate the rapid setting concrete with UFF A as a repair material for early-opening-to-traffic. In previous studies, if only UFFA is added to the rapid setting concrete mixture, pozzolanic reaction doesn't happen actively. Therefore, in this study, the chemical and physical tests were performed for rapid setting concrete with UFFA including calcium hydroxide and the activity of pozzolanic reaction was evaluated. Finally, the effectiveness of this mixture on enhancing concrete durability was investigated. As results, adding UFF A decreased the water/cement ratio of concrete, and compensated the reduced portion of the early strength of concrete. Also, rapid setting concrete with UFFA including calcium hydroxide activated a greater pozzolanic reaction than normal-UFF A concrete. As calcium hydroxide increases, electrical indication of concrete's ability to resist chloride ion penetration is promoted significantly.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 수산화칼슘의 첨가량 변화에 따른 UFFA 초속경 콘크리트의 물성 특성을 평가하였으며 , 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
이에 본 연구에서는 초속경시멘트와 UFFA에 수산화칼슘을 첨가한 콘크리트 혼합물의 포졸란 반응 발생 여부를 판단하고, 이것이 콘크리트 물성에 어떠한 영향을 미치는지를 분* 석하였다
제안 방법
UFFA 치환율별 공기량을 일정하게 맞추기 위해, AE제를 변화를 주었으며, 이에 그림에서 나타낸 것과 같이 혼합물별 공기량 차이가 크지 않은 것을 알 수 있다. UFFA를 첨가하지 않은 콘크리트는 AE제를 4%, UFFA를 첨가한 콘크리트는 AE제 6%를첨가하였다. 일반적으로 동일한 AE제 양을 첨가할 경우 플라이 애시의 첨가량 증가시 콘크리트 혼합물의 공기량은 감소하게 되는데, 이는 플라이 애 시의 미연소 탄소에 AE제가 흡착되어 시멘트페이스트의 AE제 농도가 감소되기 때문이다.
건조된 시멘트 경화체를 가늘게 분쇄하고, X-선회절분석기를 사용하여, 5°~85°의 범위를 4°/min의 속도로 측정하였다. X-선 회절분석은 시멘트 경화체 재령 1일, 7일, 28일에 수행되었다. X-선 회절분석기는 Philips사 X'Pert MPD 장비를 이용했다.
각각 표준 규격 공시체 (KS F 2403(실험실에서콘크리트의 압축, 휨 , 쪼갬인장강도 시험용 공시 체를 제작하고 양생하는 방법)〕에서 규정하는 시험용 공시체를 제작하고, 압축강도 실험은 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 준하여 공시체 재령 3시간, 7일, 28일에 수행되었다. 각각의 변수별 3개의 시료를 사용하여 평균 압축강도를 산정하였으며,압축강도 실험은 Instron 8150을 이용하였다.
각각의 배합에 대한 콘크리트 혼합물에 대하여, 슬럼프, 공기량, 압축강도, 염소이온침투저항성 실험을 수행하였으며, 이 중 일부 변수에 대하여 재령별 시멘트 페이스트 경화체에 X-선 회절분석을 수행하였다.
건조된 시멘트 경화체를 가늘게 분쇄하고, X-선회절분석기를 사용하여, 5°~85°의 범위를 4°/min의 속도로 측정하였다. X-선 회절분석은 시멘트 경화체 재령 1일, 7일, 28일에 수행되었다.
일반적으로 물-시멘트비를 동일하게 할 경우, 플라이 애시를 첨가함에 따라 콘크리트의 워커빌리티를 증대시키기 때문에, 초기슬럼프가 증대되고 응결도 지연되는 현상을 나타내어 슬럼프 '0'시점이 늘어나게 된다. 그러나 본 연구에서는 예비실험을 통해 동일한 작업성을 구현하도록 배합비를 조정하였고, 그림에서 알 수 있듯이 슬럼프 경시변화는 UFFA 치환율에 관계없이 동일한 형태를 나타내고 있다.
또한 본 배합에서는 공기량과 작업시간 확보를 위해 AE제(감수제 중량대비)와 지연제(바인더 중량대비 )를 첨가하였다.
본 연구에서는 수산화칼슘 첨가량 변화에 따른 UFFA 초속경 콘크리트의 물성특성 분석을 위해, UFFA 0%~15%, 수산화칼슘 0~15%로 변화를주어 배합을 실시하였다.
본 연구에 사용된 잔골재는 북한 해주산 해사와 국내 어청도 해사를 혼합한 세척사를 사용하였으며, 굵은 골재는 19mm 쇄석골재를 사용하였다. 그림 2와 그림 3 은 잔골재와 굵은골재의 입도분포를 나타내고 있다.
본 연구에서 사용된 시멘트는 S사 아윈계 초속경시멘트를 사용하였다.
데이터처리
7일, 28일에 수행되었다. 각각의 변수별 3개의 시료를 사용하여 평균 압축강도를 산정하였으며,압축강도 실험은 Instron 8150을 이용하였다.
실시하였다. 공기량 실험은 실험의 정확도를 높이기 위해 한 배합에 대해 두 번씩 반복하여 수행되었으며 , 결과는 두 개의 평균값을 사용하였다.
이론/모형
굳지 않은 콘크리트의 유동성 측정방법의 일종인슬럼프 실험은 KS F 2401(굳지 않은 콘크리트의 시료 채취 방법)에 따라 시료를 채취하여 KS F 2402(콘크리트의 슬럼프 시험방법)의 규정에 준하여 실시하였다.
염소이온침투저항성 실험은 KS F 2711에 준하여 공 시체 재령 7일, 28일에 수행되었으며, 각각의 변수별 2개의 시료를 사용하여 평균 통과전하량을 산정하였다. 염소이온침투저항성 실험은 강제식 투수실험과 비교하여 단기간에 콘크리트의 투수 저항성을 판단할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
콘크리트의 압축강도 및 내구성에 영향을 미치는공기량 실험은 KS F 2421(굳지 않은 콘크리트의압력법에 의한 공기 함유량 시험방법)에 따라 워싱턴 형 공기량 측정기를 사용하여 실험을 실시하였다. 공기량 실험은 실험의 정확도를 높이기 위해 한 배합에 대해 두 번씩 반복하여 수행되었으며 , 결과는 두 개의 평균값을 사용하였다.
성능/효과
- 수산화칼슘 첨가량이 증가함에 따라 UFFA 초속경 콘크리트의 투수저항성이 전반적으로 증진됨을 알 수 있었다.
-X-선 회절분석과 염소이온침투저항성 실험결과를 볼 때 , 수산화칼슘 첨가에 따른 UFFA 초속경 콘크리트의 포졸란반응이 첨가하지 않은 것에 비하여 더 크게 활성화되는 것으로 나타났다.
-초속경시멘트에 UFFA를 첨가할 경우, W/C 비를 크게 낮출 수 있어 콘크리트의 조기강도 저감 부분을 상쇄시킬 수 있으며, 특히 조기교통개방을 위한 기준강도 21MPa 이상을 충분히 만족시키는 것으로 나타났다.
그러나, UFFA 초속경 콘크리트에 수산화칼슘 첨가 시 재령 28일에 통과전하량값은 약 500-1,000 쿨롱 정도를 나타내어 KS F 2711 기준에 매우낮음 으로 평가되었으며 , 수산화칼슘 첨가량 증가시 전반적으로 통과 전화량이 감소하는 경향을 나타내어 투수 저항성이 증진됨을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 수산화칼슘을 추가로 첨가하여, UFFA 초속경 콘크리트의 포졸란 반응을 크게 활성화했기 때문인 것으로 판단된다.
또한 재령 3시간에서 수산화칼슘을 첨가한 것과 첨가하지 않은 UFFA 콘크리트의 압축강도는 별다른 차이를 나타내고 있지 않으며, 재령 7일과 28일에도 수산화칼슘을 첨가한 UFFA 콘크리트가 수산화칼슘을 첨가하지 않은 것과 압축강도가 큰 차이를 나타내고 있지 않다. 물론 일부 결과에서 첨가량이 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 추이를 나타내지만, 그 차이가 미미하여 판단하기가 어렵다.
또한, 에트링자이트(ettringite) 회절피크는 재령1일에 크게 발생하였으며, 재령 28일에 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 초속경시멘트의 아윈계성분(3CaO・3A1203.
콘크리트 혼합물 배합비예비실험을 통해 동일한 작업성을 구현하게 하였으며, 이에 UFFA 0%의 경우 W/C 46%, UFFA 10%의 경우 W/C 43%, UFFA 15%의 경우 W/C42%로 조정되었다. 이와 같이 UFFA 치환시 혼합물의 워커빌리티를 개선하여 상대적으로 W/C를 낮출 수 있는 효과를 나타내었다.
본 배합표는 기본 표 3. 콘크리트 혼합물 배합비예비실험을 통해 동일한 작업성을 구현하게 하였으며, 이에 UFFA 0%의 경우 W/C 46%, UFFA 10%의 경우 W/C 43%, UFFA 15%의 경우 W/C42%로 조정되었다. 이와 같이 UFFA 치환시 혼합물의 워커빌리티를 개선하여 상대적으로 W/C를 낮출 수 있는 효과를 나타내었다.
후속연구
- 추후에, 장기재령에 따른 UFFA 초속경 콘크리트의 물성분석 연구와 수산화칼슘 적정량 산정을 위한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
물론 일부 결과에서 첨가량이 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 추이를 나타내지만, 그 차이가 미미하여 판단하기가 어렵다. 본 결과는 재령 28일까지만 측정된 결과로 추후 장기재령에서의 압축강도 측정을 통해 추가적인 분석이 필요할 것으로 판단된다.
특히 교통개방을 위한 기준강도 21MPa을 모두 통과하는 것으로 나타나, 조기교통개방용 보수재료로 충분히 활용될 수 있음을 보여준다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.