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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 부순골재의 사용량이 증대됨에 따른 부순모래 치환율별로 목표슬럼프 값 고정에 따른 화학혼화제를 사용하여 양질의 강모래를 이용한 콘크리트의 성능보다 단위수량의 저감효과와 부순모래 사용에 따른 화학혼화제의 특성을 분석하고자함이 본 연구의 목적이다.
- 본 연구에서는 부순모래의 치환율별 목표슬럼프치 고정에따른 화학 혼화제를 이용하여 양질의 골재를 이용한 콘크리트의 요구성능보다 향상된 요구품질의 콘크리트를 제조하고자한실험 연구결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 같다. 먼저 W/C는 65%, 목표 슬럼프는 180±15mm(PC용의 혼화제는 플로우 550+50mm) 목표 공기량은 4.5±1.5%에 만족하는 실험을 계획하고, 배합사항으로는 강모래 (River Sand:R.S로칭함)와 부순모래(Crush Sand:C.S로칭함)의 배합비는 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10과 같이 5수준으로 하고, 실험에 사용한 화학혼화제는 멜라민, APC, PC계를 사용하여 Plain의 단위수량은 목표슬럼프치를 만족키 위해 KS의 단위수량 최대치를 상회하였는데, 이는 개발된 화학혼화제 첨가량에 따른 단위수량의 감소율을 파악키 위하여 각 배합에 적용토록 하였다.
- 실험사항으로는 굳지 않은 콘크리트에서는 목표슬럼프를 만족토록 하여 감수율, 공기량, 단위용적질량을 측정하도록 하고, 경화 콘크리트에서는 강도 특성을 분석하기 위해 계획된재령에서 압축 및 인장강도를 측정하고, 개발된 화학혼화제의 종류별로 잔골재 치환율 변화에 따른 재령경과별 길이 변화율을 측정하도록 계획 하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 사용재료로써 시멘트는 국내산 S사의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하고, 골재로써 잔골재는 충북 남한강산 강모래와 암석을 파쇄한 부순모래를 사용하고, 굵은 골재는 최대치수 25mm인 부순굵은 골재를 사용토록 하였다. 이때 잔굵은 골재의 입도곡선은 그림1~2와 같고, 사용 재료의 물리적성질은 표3~6과 같다.
데이터처리
- 이상의 화학혼화제를 사용한 실험결과를 KS F 2560「콘크리트용 화학혼화제」의 규정에 의거 감수율, 압축강도비, 길이변화비를 비교 분석하였다.
이론/모형
- 경화 콘크리트의 특성으로 압축강도 및 인장강도는 <D 10x20(cm)공시체를 KS F 2403 규정에 따라 제작하여 계획된 재령에서 KS F 2405 및 2423 규정에 의거 측정토록 하고 건조수축에 의한 길이변화율은 KS F2424의 다이얼게이지법으로 계획된 재령에서 측정하였다.
- 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프, 공기량, 단위용적질량은 KS F 2402와 KS F 2409의 규정에 따라 실시하도록 하였다
- 콘크리트용 화학혼화제로 써의 성능 평가방법는 KS F 2560 의 규정에 의거 실시하도록 하였다.
성능/효과
- 17~32M!%정도로 더 크게 발휘되었으며, 28일 표준재령에서는 Plain보다 23~35雄a정도로 제일 높은 강도 발현을 나타내었다.
- 1) 굳지 않은 콘크리트의 특성으로 단위수량의 감수효과는 전반적으로 Plain보다 감소하였고, 강모래의 치환율이 감소함에 따라 상대적으로 부순모래의 사용량이 증가하더라도 단위수량이 감소하는 경향을 나타내었는데 이는 화학혼화제의 분산성능 및 계면활성작용과 수용성의 성분 등으로 인한 감수효과에 기인된 것으로 사료된다.
- 2) 경화 콘크리트의 특성으로 압축강도는 전반적으로 Plain 보다 압축강도의 발현이 증진되었다.
- 3) 건조수축 길이변화율은 메라민, PC계의 화학혼화제는 Plain에 보다 건조수축 길이변화율이 작게 나타났고, APC계의 화학혼화제에서는 Plain보다 길이변화율이 크게 나타났다.
- APC계 화학혼화제의 경우 초기재령에서는 Plain에 비해 0.2~0.4MPa정도 높게 나타내고있고, 표준재령인 28일에서는 NO.3 잔골재 치환율 7:3만이 Plain보다 0.3MPa정도, NO.4에서는 잔골재 치환율 5:5, 7:3만이 0.3~0.4MPa정도로 약간 높게 나타났다.
- APC계 화학혼화제의 경우에는 모든재령일에서 Plain보다 강도발현이 크게 나타났으며, 재령7일에서는 Plain보다10~ 15MPa정도로 초기강도 증진이 크게 나타났으며, 표준재령인 28일에서도 Plain보다 15~20MPa정도의 높은 강도증진 경향을 나타내었다.
- APC계 화학혼화제의 경우에는 초기재령인 3, 7일에서는 Plain보다 5~15MPa정도 강도증진을 보였고, 표준재령인 28일에서는 Plain보다 15~20MPa 강도증진을 나타내었으며, PC계 화학혼화제에서는 초기재령 3, 7일에서 Plain보다 12~32MPa정도 높은 강도발현을 나타내고, 28일 표준재령에서는 Plain보다 23~35MPa정도로 제일 높은 강도발현을 나타내었다.
- PC계 화학혼화제에서는 전반적으로 모든 재령일에서 Plain 보다 인장강도의 증가 경향을 나타내고 있는데 NO.5의 초기재령에서는 잔골재 치환율 5:5에서 Plain보다 IMPa정도 높게 나타났으며, 표준재령에서는 잔골재 치환율 7:3에서 3.8M伊로가장 높은 강도발현을 보였고' NO.6에서는 재령7일의경우 잔골재 치환율 5:5에서 3.3MPa 표준재령일인 28일에서는 잔골재치환율 5:5에서 4MPa정도로 가장 높은 강도 발현을 나타냈다.
- PC계 화학혼화제의 압축강도 발현은 모든 재령에서 Plain 보다 가장 큰 강도발현을 나타내었는데 초기재령3일에서 Plain보다12~ 20MEa정도 높은 강도발현을 나타내었다.
- 건조수축의 길이변화율은 수중양생 7일 기간 동안 에트린가이트 생성등에 기인하여 팽창하는 것으로 나타났고 기중양생기간 동안에는 초기에 급격한 건조 수축이 발생하였으나 재령이 경과함에 따라 완만하게 수축하는 경향으로 나타났다.
- 고성능 AE감수제의 품질규정에 만족하는 화학혼화제는 APC계의 NO.3와 PC계의 화학혼화제에서는 잔골재 치환율 10:0, 0:10을 제외하고 만족하는 것으로 나타났고, AE제의 품질규정에 만족하는 화학혼화제는 멜라민계 화학혼화제의 잔골재 치환율 10:0이고, APC, PC계의 화학혼화제에서는 AE 감수제의 품질규정에 모두 만족하였다.
- 공기량은 멜라민 및 PC계의 화학혼화제에서 잔골재 치환율 7:3과 0:10의 경우에만 약0.5~1%정도 KS의 허용한도 범위를 벗어났고, 그 이외의 치환율에서는 KS의 허용한도 범위 내에 포함되는 경향을 나타내었고, APC계 화학혼화제에서는 잔골재 치환율 7:3을 제외하고는 KS의 허용한도 범위 내에 포함되는 경향을 나타내었다.
- 단위용적질량은 공기량과 반비례적 관계이기 때문에 전반적으로 잔골재 치환율의 변화에 따른 단위용적질량은 공기량과 반대적 경향으로 나타내고 있고, APC계는NO.3의 10:0, 7:3 PC계는 NO.5의 7:3, NO.6의 10:0에서 Plain보다 작게 나타났다. 멜라민계의 화학혼화제를 사용한 NO.
- 먼저 멜라민계 화학혼화제의 N0.1 에서는 Plain보다 적은건조수축을 나타내고 있고 잔골재 치환율 7:3에서 가장 적은건조수축을 보였고 N0.2에서는 잔골재 치환율 0:10, 10:0에서 Plain보다 큰 건조수축을 보였고 잔골재 치환율 7:3에서는 가장 적은 건조수죽을 보였다.
- 먼저 멜라민계 화학혼화제의 압축강도 발현율을 보면 재령3 일에서는 Plain보다 2~3MPa의 미미한 강도증진을 보였다.
- 재령7일에서는 Plain보다 5~lOMPa의 다소높은 강도증진을 보였으며, 부순모래 치환율 3:7에서 제일높은 강도증진을 나타내었다. 표준재령인 28일에는 잔골재 치환율 3:7에서 Plain보다 20MPa정도의 가장 많은 강도증진 경향을 나타내었고, 전반적으로 Plain보다 10~ 15MPa정도의 높은 강도증진경향을 나타내었다.
- 전반적으로 Plain보다 많은 공기량을 나타내고 있는데 PC 계의 NO. 5혼화제의 부순모래 100%치환율에서만이 작게 나타났다.
- 전반적으로 화학혼화제 종류별로 잔골재 치환율 변화에 따른 강도 발현경향은 작게 나타내고 있으며, 잔골재 치환율 5:5, 3:7에서 제일 높은 강도 증진 경향을 나타내었다. 화학혼화제 별로는 PC계에서 제일 높은 강도 증진경향을 나타내었고, 다음으로 APC, 멜라민계 화학혼화제에서는 제일 작은 강도발현을 나타내었다.
- 조사결과를 토대로 부순모래를 사용하는 업체는 부산 경남, 서울 경기, 대구 경북 지역으로 레미콘 조사업체 중 절반이상의 업체가 부순모래를 사용하고 있는 것으로 나타났으며, 강원, 대전 충남, 충북, 광주 전남, 제주 순으로 사용비율이 작게나타나” 지역에 따라 부순모래의 사용여부에 차이가 나타남을알 수 있는데, 건설물량이 증가 여부에 따라 부순모래를 사용하는 업체의 비율은 더욱 증가할 것으로 판단된다.
- 화학혼화제 별로는 PC계에서 제일 높은 강도 증진경향을 나타내었고, 다음으로 APC, 멜라민계 화학혼화제에서는 제일 작은 강도발현을 나타내었다.
- 화학혼화제 별로는 부순모래의 치환율이 증가할수록 멜라민계의 혼화제는 공기량이 증가하는 경향으로 나타났고, APC와 PC계의 화학혼화제는 NO.3와 NO.5는 7:3치환율에서 최대의공기량 발휘 후 부순모래 치환율이 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. NO.
- 화학혼화제의 감수율 품질규정에의거 고성능AE감수제 감수율18%이상의 감수율을 나타낸 화학혼화제는 N0.3, 5, 6이고, 멜라민계 화학혼화제의 잔골재 치환율 10:0에서만 AE제감수율 품질규정인 6%이상에 만족하였고, 그 외의 화학혼화제에서는 AE감수제 감수율 10%이상의 감수율을 만족하였다.
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