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문제 정의
- 포장재료에 대해 연구하였다. 건조수축과 반사도가 저감되며 강도와 내구성을 향상시킨 콘크리트 재료를 개발하기 위해 다양한 실험을 수행하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
- 이용자 편리성을 중시한 도로가 이루어지지 않고 저반사 등과 같은 국민들의 삶의 질에 대한 변화된 요구를 반영하지 못하고 있는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 포장의 문제를 해결하기 위한 방법으로 플라이 애쉬를 이용하여 콘크리트의 건조수축을 저감시키고 해외에서 활발히 연구가 이루어지고 있는 최적입도를 고려하여 강도와 내구성을 높이며 동시에 콘크리트의 주간 태양광에 의한 반사도를 줄인 기능성을 향상시킨 저반사 포장재료를 개발하고자 한다.
- 본 연구는 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성, 포장재료 개발을 위한 연구이다. 실내실험으로 각각의 배합의 특성을 살펴보았다.
- 본 연구에서는 기존 포장용 콘크리트의 문제점을 개선하고자 저수축 저반사 고강도 고내구성 콘크리트 포장재료에 대해 연구하였다. 건조수축과 반사도가 저감되며 강도와 내구성을 향상시킨 콘크리트 재료를 개발하기 위해 다양한 실험을 수행하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
- 이는 기존의 아스팔트 콘크리트 포장에서 사용하는 다양한 입도의 골재를 이용한 재료배합을 콘크리트 포장에 도입 .적용함으로써 콘크리트 포장의 내구성 및 공용성을 극대화 하고자 개발하는 것이다. 최적배합은 콘크리트 포장 내에 차지하고 있는 시멘트 페이스트를 줄일 수 있고 시멘트 페이스트의 감소로 인해 낮은 열팽창계수, 적은 건조수축, 적은 발열량을 가지게 됨으로 최적배합 콘크리트는 부피 변화에 대한 민감성이 적은 특성을 띤다.
가설 설정
- 비교하였다. 또한 해체 및 폐기비용의 경우는 같다고 가정하고 분석하였다.
- 5m, 포장 두께 30cm인 무근 2차로를 기준으로 1일 포설량을 864㎥로 계산하였다. 잔골재와 굵은골재의 양은 배합 시에는 kg단위이지만 가격산정시 if으로 변환이 필요하므로 단위중량을 각각 2.6t/m3, 2.5t/m3으로가정하여 계산하였다. 표 6은 한국도로공사에서 일반적으로 사용하는 배합표와 저수축, 저반사, 고강도, 고내구성, 콘크리트의 배합표이며 이를 토대로 경제성 분석을 실시하였다.
제안 방법
- 100X100X400mm 공시체를 만들어 온도 20℃, 습도 60%의 항온항습실에서 양생시키며 측정하였다.
- 본 실험은 2차례로 나누어 실시하였다. 1차 실험은 일반배합 콘크리트와 최적입도 콘크리트에 저반사 안료의 첨가량을 달리하여 그에 따른 압축강도와 반사율, 명암값을 평가하였다. 1차 실험재료는 비중이 3.
- 2차 실험은 1차 실험을 바탕으로 주요인자를 선정하여 압축강도, 휨강도, 동결융해저항성 , 염화이온투과 저항성, 건조수축, 알칼리 실리카 반응, 열팽창계수 실험을 수행하였다. 플라이 애쉬는 보령화력발전소에서 발생된 것으로 H사에서 생산된 것을 사용하였으며 굵은골재는 충북 음성군 감곡면 오향리에서 채취한 최대골재치수 32mm 골재를 사용하였다.
- “시멘트 경화체의 건조수축 저감방안에 관한 실험적 연구'에서 플라이 애쉬 치환을 0, 10, 20, 30, 40%로 변화시켜 길이변화를 측정하였다. 이 연구에서 플라이 애쉬 치환율이 증가할수록 건조수축량은 감소하며 플라이 애쉬 무치환시 재령 7주에서 약 900㎛의 길이변화율을 나타내었으나 플라이 애쉬 40% 치환 시 약 620㎛의 길이변화율을 나타내어 모르타르의 건조수축량을 약 30%정도 줄일 수 있었다.
- 강도는 압축강도와 휨강도 실험으로 평가하였으며 KS F 2403(콘크리트의 강도시험용 공시체 제작 방법)에 따라 배합당 각각100 x200mm 공시체 12 개와 150X150X550mm 공시체 6개를 20±20의 수조에서 양생시키며 압축강도는 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 따라 양생기간 3, 7, 14, 28일마다 3개씩 측정하였으며 휨강도는 KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법)에 따라 양생 기간 7, 28일마다 3개씩 측정하였다.
- 굵은골재와 잔골재의 경우 정부 구매물자 가격정보를 기준으로 서울.경기지역의 단가를 산정하였다. 플라이애쉬, 저반사 안료의 가격의 경우 2007.
- 동결융해 30사이클마다 중량측정과 탄성 계수를 측정하였으며 총 150사이클 동안 수행하였다. 그림 8은 각 배합에 대한 30 싸이클마다 중량을 측정하여 초기 무게를 100으로 하였을 때 무게의 변화율을 나타낸 것으로 2L2H가 무게변화율이 가장 적었고 일반배합이 무게변화율이 가장 큰 것으로 나타났다.
- KS규정에는 수중 급속동결융해 시험방법 (방법 A) 와기중 급속동결 후 수중융해 시험방법(방법 B)이 있는데 이번 실험에서는 방법 A로 수행하였다. 동결융해 주기를 30cycle로 하여 중량측정과 비파괴 전단파를 이용하여 전단탄성계수를 측정하였다.
- 콘크리트 동결융해 저항성 평가는 KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트 저항 시험방법)에 따라 수행되었다. 동결융해장비를 이용하여 -18P~+4P의 온도 조건 하에서 동결융해 저항성을 평가하였다. KS규정에는 수중 급속동결융해 시험방법 (방법 A) 와기중 급속동결 후 수중융해 시험방법(방법 B)이 있는데 이번 실험에서는 방법 A로 수행하였다.
- 있음을 알 수 있었다. 먼저 1차 실험으로 산화철 계열 안료를 선택하여 첨가량에 따른 강도와 반사 정도를 평가하였으며 2차 실험에서는 안료와 플라이애쉬의 첨가여부와 최적입도의 적용여부를 통해 길이 변화와 강도와 내구성을 평가하였다. 그림 2는 저수축, 저반사, 고강도, 고내구성 콘크리트 포장재료개발을 위한 다양한 기준을 보여주고 있다.
- 본 2차 실험에서는 이를 근거로 다양한 배합을 정의하였고 이들의 물리적 성격을 살펴보았다.
- 본 실험은 2차례로 나누어 실시하였다. 1차 실험은 일반배합 콘크리트와 최적입도 콘크리트에 저반사 안료의 첨가량을 달리하여 그에 따른 압축강도와 반사율, 명암값을 평가하였다.
- 빛에 대한 반사도를 판단하기 위하여 M사의 CM-2500D 분광채색계를 이용하여 반사율과 명암값을 측정하였다. 반사율은 물체에 빛을 비춘 다음 반사되어 돌아오는 빛의 양을 측정하여 나타낸 것으로 실제 빛의 반사정도를 나타내는 것이고.
- 개발을 위한 연구이다. 실내실험으로 각각의 배합의 특성을 살펴보았다. 향후 굵은 골재의 최대치수를 변화시키고 플라이 애쉬 치환량을 변화시키며 실내실험을 수행하여야 할 것이다.
- 알칼리 실리카 반응성을 평가하기 위해 ASTM C 1293 (콘크리트의 알칼리 실리카 반응성 판정 시험 방법)에 의하여 76.2x76.2x280im공시체를 만들어 온도 38℃, 습도 100%에서 양생시키며 길이 변화를 측정한 후 팽창률로 반응성 여부를 판정한다. 1년간 팽창률이 0.
- 압축강도 측정용 공시체 제작방식과 동일한 방법으로 동결융해 저항성 측정용 공시체를 제작하였다. 콘크리트 동결융해 저항성 평가는 KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트 저항 시험방법)에 따라 수행되었다.
- 일반 콘크리트 포장과 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성 , 콘크리트 포장에 대하여 차선폭 3.5m, 포장 두께 30cm인 무근 2차로를 기준으로 1일 포설량을 864㎥로 계산하였다. 잔골재와 굵은골재의 양은 배합 시에는 kg단위이지만 가격산정시 if으로 변환이 필요하므로 단위중량을 각각 2.
- 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성, 콘크리트 포장재료의 국내 시공사례는 없기 때문에 유지보수비용을 추정할 수 없으며 시공방법은 같기 때문에 시공비나 운반비를 제외한 초기 재료비용만을 비교하였다. 또한 해체 및 폐기비용의 경우는 같다고 가정하고 분석하였다.
- 저수축, 저반사, 고강도, 고내구성, 콘크리트를 만들기 위하여 건조수축 저감에 효과가 있는 플라이 애쉬를 사용한 콘크리트, 고강도와 고내구성을 가지는 OAG 콘크리트, 그리고 반사도를 저감시키기 위한 방법인 안료를 사용한 콘크리트의 특성에 대해 알아보았다.
- 5t/m3으로가정하여 계산하였다. 표 6은 한국도로공사에서 일반적으로 사용하는 배합표와 저수축, 저반사, 고강도, 고내구성, 콘크리트의 배합표이며 이를 토대로 경제성 분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 1차 실험은 일반배합 콘크리트와 최적입도 콘크리트에 저반사 안료의 첨가량을 달리하여 그에 따른 압축강도와 반사율, 명암값을 평가하였다. 1차 실험재료는 비중이 3.14인 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 잔골재는 비중이 2.67인 바다 모래를 사용하였고 굵은 골재는 비중이 2.69인 최대골재치수 25mm 쇄석 골재를 사용하였으며 최적입도로 조정하기 위하여 최대 골재 치수 13mm 쇄석골재를 혼합하여 사용하였다. 저반사 혼화재로는 독일 B사의 Black 318 안료를 이용하였다.
- 단가는 표 7과 같이 조달청의 정부 구매물자 가격정보 검색시스템(2007년 11월기준)과 사단법인 한국물가정보의 인터넷 사이트를 이용하였다. 굵은골재와 잔골재의 경우 정부 구매물자 가격정보를 기준으로 서울.
- 69인 최대골재치수 25mm 쇄석 골재를 사용하였으며 최적입도로 조정하기 위하여 최대 골재 치수 13mm 쇄석골재를 혼합하여 사용하였다. 저반사 혼화재로는 독일 B사의 Black 318 안료를 이용하였다. 첫 번째 실험에 적용한 콘크리트 배합설계는 표 2와 같다.
- 플라이 애쉬는 보령화력발전소에서 발생된 것으로 H사에서 생산된 것을 사용하였으며 굵은골재는 충북 음성군 감곡면 오향리에서 채취한 최대골재치수 32mm 골재를 사용하였다. 최적 입도를 고려한 배합은 3~6mm 골재와 혼합하여 사용하였고 잔골재는 충남 태안산 바닷모래를 세척하여 사용하였다. 혼화제는 D사의 AE감수제를 사용하였다.
- 실험을 수행하였다. 플라이 애쉬는 보령화력발전소에서 발생된 것으로 H사에서 생산된 것을 사용하였으며 굵은골재는 충북 음성군 감곡면 오향리에서 채취한 최대골재치수 32mm 골재를 사용하였다. 최적 입도를 고려한 배합은 3~6mm 골재와 혼합하여 사용하였고 잔골재는 충남 태안산 바닷모래를 세척하여 사용하였다.
이론/모형
- 건조수축시험은 KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 제시된 방법 중 다이얼게이지 방법으로 실시하였다. 100X100X400mm 공시체를 만들어 온도 20℃, 습도 60%의 항온항습실에서 양생시키며 측정하였다.
- 염소이온 침투저항성 시험은 KS F 2711(전기 전도도에 의한 콘크리트 염소이온 투과저항성 시험 방법)에 의해 실시하여 0100x200im 공시체를 만든 후 14일 양생 후 컷팅하여 각 배합의 염소이온의 침투 저항성을 평가하였는데 표 1은 통과전하량에 따른 콘크리트 염화이온 침투저항성 판단기준이다.
- 제작하였다. 콘크리트 동결융해 저항성 평가는 KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트 저항 시험방법)에 따라 수행되었다. 동결융해장비를 이용하여 -18P~+4P의 온도 조건 하에서 동결융해 저항성을 평가하였다.
- 콘크리트의 슬럼프 시험은 KS F 2402(포틀랜드시멘트 콘크리트의 슬럼프 시험방법)에 준하여 실시하였으며 , 공기량 시험은 KS F 2421(굳지 않은 콘크리트의 압력법에 의한 공기함유량 시험방법)에 준하여 시험을 실시하였다.
성능/효과
- (1) 반사도를 감소시키기 위해 검은색 안료를 3%, 5%, 1% 증가시켜 실험한 결과 최적입도를 고려한 경우나 고려하지 않은 경우나 안료가 증가할수록 약 10% 정도 강도증가효과가 있으나 명암값과 반사율에서는 차이가 없는 것으로 보아 경제성을 고려하여 안료의 첨가량은 3%가 적당하다고 판단된다.
- (2) 재령 28일 압축강도를 기준으로 최적입도를 고려한 배합들이 고려하지 않은 배합들보다 약 9~22%정도 높았으며 저반사 최적배합이 일반배합보다 40%정도 높은 강도를 보였으며 플라이 애쉬를 치환한 저반사 저수축 최적배합은 27%정도 높았다. 각 배합 휨강도는 압축강도와 비슷한 결과를 보이며 모든 배합이 도로용 콘크리트 28일 휨 강도 기준인 약 4.
- (3) 동결융해저항성을 평가한 결과 저수축, 저반사, 최적배합이 무게변화율이 가장 적었으나 무게 변화율이 0.1 ~0.3% 이내 정도로 큰 차이를 보이지는 않았지만 저수축, 저반사 최적배합의 150 사이클 후 상대동탄성계수 변화율이 가장 낮았으며 일반배합 보다 약 10%정도 적은 변화율을 보였다. 또한 최적입도를 고려한 배합들의 변화율이 그렇지 않은 배합보다 5%~10%정도 적게 나타난 결과를 통해 최적입도를 고려한 경우 동결융해 저항성 이 뛰 어 남을 알 수 있었다.
- (4) 염화이온 침투저항성을 평가한 결과 저반사 최적배합과 저수축, 저반사 최적배합이 염화이온사 최적배합이 가장 뛰어난 염화이온 침투 저항성을 보였다.
- (5) 건조수축실험을 실시한 결과 저수축, 저반사 최적 배합이 일반배합보다 23%정도 감소효과가 있었으며 최적입도를 고려한 배합들이 고려하지 않은 일반배합들보다 약 3~7%정도의 건조수축저감효과가 있었다. 플라이 애쉬와 최적 입도가 건조수축을 저감하는 효과가 있다고 판단된다.
- (6) 알칼리 실리카 반응성을 평가한 결과 6주간이라는 짧은 기간의 측정으로 각 배합의 반응성 여부를 판단할 수는 없으나 플라이 애쉬와 최적 입도를 고려하는 것이 알칼리 실리카 반응성을 낮추는 데 도움이 된다고 판단된다.
- (7) 본 연구를 통해 플라이 애쉬 (25% 치환)와 검은색 안료(3% 첨가)를 넣고 최적입도를 고려한 배합이 건조수축과 반사율 저감, 강도와 내구성 향상에 가장 적합한 배합으로 판단된다.
- (8) 경제성 분석을 통하여 일반 콘크리트 포장보다 초기공사비는 많은 것으로 분석되었지만 장기적인 관점에서 유지보수비용과 사회비용 감소로 인하여 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성, 콘크리트 포장의 경제성이 있는 것으로 나타났다.
- 1km를 폭 8m로 시공한다고 하였을 경우 각각 76, 891, 200원과 112, 368, 000의 재료비 차이가 발생하고 1995년부터 2004년까지의 우리나라의 고속도로 유지보수비용을 현재가치로 환산하여 연간 11,068,000원/km이며 35년간의 유지보수비용을 현재가치로 환산하면 206,579,939원인 것을 고려하였을 때 유지보수비용을 17%이상 줄일 경우 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성 , 콘크리트 포장이 유리한 것으로 나타났다. 실내 실험결과 일반 콘크리트의 보다 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성 , 콘크리트가 강도와 내구성 면에서 좋기 때문에 충분히 유지보수비용을 줄일 수 있을 것이라고 예상되며 기능성의 향상으로 인하 사회비용 감소분을 고려하면 충분히 경제성이 있다고 판단된다.
- 1차 실험에서 최적입도가 일반입도에 비해 강도가 5%이상 높음을 알 수 있었고, 안료첨가량은 3% 이상 되어도 반사율과 명암값에서 차이가 없음을 알 수 있었다. 본 2차 실험에서는 이를 근거로 다양한 배합을 정의하였고 이들의 물리적 성격을 살펴보았다.
- 측정하여 정리한 것이다. 28일 강도기준으로 최적 입도를 고려한 배합들이 고려하지 않은 배합들 보다 약 9~22%정도 높은 압축강도를 보였으며 플라이 애쉬를 사용하지 않은 저반사 최적배합이 가장 높은 34.6MPa를 보였으며 일반배합이 24.5MPa로 가장 낮은 압축강도를 보였다. 최적배합의 특성상 시멘트량이 줄어듦으로 단위수량이 줄어들어 강도가 높게 발현되기 때문이다.
- 30cm두께의 일반 콘크리트 포장에 비하여 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성 , 콘크리트 포장이 재료비에 있어서 1㎥당 14,782원 정도 비싼 것으로 나타났다. 1km를 폭 8m로 시공한다고 하였을 경우 각각 76, 891, 200원과 112, 368, 000의 재료비 차이가 발생하고 1995년부터 2004년까지의 우리나라의 고속도로 유지보수비용을 현재가치로 환산하여 연간 11,068,000원/km이며 35년간의 유지보수비용을 현재가치로 환산하면 206,579,939원인 것을 고려하였을 때 유지보수비용을 17%이상 줄일 경우 저반사, 저수축, 고강도, 고내구성 , 콘크리트 포장이 유리한 것으로 나타났다.
- 각 배합들의 작업성을 평가한 결과 모든 배합이 콘크리트 포장을 시공하는데 무리가 없을 정도의 슬럼프 값을 보였다. 공기량은 보통 포장용 콘크리트의 공기량 기준인 4-6% 사이의 값보다 모두 적은 값을 나타냈으나 공기량은 AE제를 좀 더 첨가한다면 늘어날 것으로 생각된다.
- 동결융해저항성을 평가하는 기준인 상대동탄성 계수 변화율은 공기 량이 적음에도 불구하고 저수축, 저반사 최적배합이 가장 낮은 변화율을 보였고 일반배합보다 비교하여 약 10%정도 적은 변화율을 보여 동결융해 저항성이 가장 우수한 것으로 나타났다. 비록 공기량이 기준에 만족하지는 못하지만 탄성계수가 적어 동결융해저항성이 좋은 것으로 생각된다.
- 3% 이내 정도로 큰 차이를 보이지는 않았지만 저수축, 저반사 최적배합의 150 사이클 후 상대동탄성계수 변화율이 가장 낮았으며 일반배합 보다 약 10%정도 적은 변화율을 보였다. 또한 최적입도를 고려한 배합들의 변화율이 그렇지 않은 배합보다 5%~10%정도 적게 나타난 결과를 통해 최적입도를 고려한 경우 동결융해 저항성 이 뛰 어 남을 알 수 있었다.
- 그리고 각 배합의 염화 이온 침투 저항성 평가결과 앞으로 해안도로나 바닷가 구조물에 최적배합과 플라이 애쉬를 사용할 경우 염화물에 대한 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 또한 플라이 애쉬를 사용한 저수축, 저반사 최적배합을 사용할 경우 일반배합보다 실내실험에서 23%정도 건조수축 감소효과가 있는 것으로 비추어 볼 때 현장에 적용할 경우 건조수축에 의한 균열이 생겨 포장 공용성에 문제가 생기는 것을 막을 수 있을 것으로 판단된다. 플라이 애쉬가 알칼리 실리카 반응을 억제하는데 효과가 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
- 결과를 나타낸 것이다. 모든 배합의 통과 전하량이 1644C와 3624C 사이로 표 1에 따르면 1L1H 배합과 2L2H 배합은 염화이온 침투성이 낮은 것으로 나타났으며 나머지 배합은 보통인 것으로 나타났다. 최적입도를 고려한 배합이 낮은 이유는 시멘트의 사용량을 줄이고 그 사이를 골재들이 채워 염화이온이 침투할 수 있는 단면적을 줄였기 때문이다.
- 변화시켜 길이변화를 측정하였다. 이 연구에서 플라이 애쉬 치환율이 증가할수록 건조수축량은 감소하며 플라이 애쉬 무치환시 재령 7주에서 약 900㎛의 길이변화율을 나타내었으나 플라이 애쉬 40% 치환 시 약 620㎛의 길이변화율을 나타내어 모르타르의 건조수축량을 약 30%정도 줄일 수 있었다. 또한 15주동안 길이변화를 측정결과 플라이 애쉬 치환율이 10% 증가 시 마다 약 10%씩 건조수축량을 저감시켜 건조수축 저감방안으로 플라이 애쉬의 사용이 효과적이었다(이승한, 1996).
- 일반 콘크리트보다 저 반사 안료를 첨가한 콘크리트에서 50% 이상 반사율이 저감되고 색의 진한 정도를 나타내는 명암값에서도 약 30% 정도 진한 색을 띄는 것으로 비추어 볼 때 반사도저감에 효과가 있어 아스팔트 포장에 비해 반사도가 큰 콘크리트 포장이 운전하는 운전자들에게 큰 도움이 될 것으로 판단된다.
- 반사율 값을 보여주고 있다. 일반 콘크리트보다 저반사 안료를 첨가한 콘크리트에서 50% 이상 반사율이 저감된 결과를 보여주고 있으나 안료첨 가량에 따른 반사율은 별 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 콘크리트의 색정도를 나타내는 명암값에서 도 그림 5를 보면 알 수 있듯이 , 일반 콘크리트에서 보다 저반사 안료를 첨가한 콘크리트에서 약 30% 정도 어두운 것으로 나타났다.
- 그림 12와 같다. 총 6주간에 걸쳐 실험을 실시하였고 플라이 애쉬를 사용한 2L, 2L2H배합의 팽창률이 0.01%와 0.008%로 가장 낮았으며 최적 입도를 고려한 배합들이 더 낮은 팽창률을 보였다. 장기간 관찰이 필요하나 플라이 애쉬와 최적입도를 고려하는 것이 알칼리 실리카 반응성을 낮추는 데 도움이 된다고 판단된다.
- 따라서 공기 량과 더불어 다양한 요인에 따른 동결융해 저항성 연구가 필요할 것이다. 최적입도를 고려한 배합들이 그렇지 않은 배합보다 변화율이 적은 것으로 보아 최적입도가 동결융해저항성에도 좋은 것으로 생각되며 강원도 산간지방과 같이 온도가 영하 이하로 떨어지는 기간이 긴 지역에 최적입도를 고려한 배합을 사용할 경우 D-cracking을 막아 공용성에 유리할 것으로 생각된다. 그리고 각 배합의 염화 이온 침투 저항성 평가결과 앞으로 해안도로나 바닷가 구조물에 최적배합과 플라이 애쉬를 사용할 경우 염화물에 대한 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
- 모든 배합이 3~ 5cm 사이의 슬럼프 값으로 나타났으며 공기 량은 2~4% 사이의 값을 나타냈다. 최적입도를 고려한 배합이 슬럼프와 공기량이 낮게 나타났으며 전반적으로 플라이 애쉬를 사용한 배합이 공기량이 낮게 나타났다. 이것은 모르타르의 사용량이 줄어들고 골재의 양이 늘어 전체적인 체적에서 미세공극이 있을 수 있는 체적이 줄었기 때문이다.
- 포장용 일반 콘크리트보다 건조수축과 반사도를 저감시키며 강도와 내구성을 향상시킨 재료개발을 하기 위해 플라이 애쉬를 통해 건조수축을 저감시킬 수 있고 검은 색 안료를 통해 반사율을 저감시킬 수 있으며 최적입도를 통해 강도와 내구성을 증진시킬수 있음을 알 수 있었다. 먼저 1차 실험으로 산화철 계열 안료를 선택하여 첨가량에 따른 강도와 반사 정도를 평가하였으며 2차 실험에서는 안료와 플라이애쉬의 첨가여부와 최적입도의 적용여부를 통해 길이 변화와 강도와 내구성을 평가하였다.
- 또한 플라이 애쉬를 사용한 저수축, 저반사 최적배합을 사용할 경우 일반배합보다 실내실험에서 23%정도 건조수축 감소효과가 있는 것으로 비추어 볼 때 현장에 적용할 경우 건조수축에 의한 균열이 생겨 포장 공용성에 문제가 생기는 것을 막을 수 있을 것으로 판단된다. 플라이 애쉬가 알칼리 실리카 반응을 억제하는데 효과가 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 현재 국내 포장에서 알칼리 실리카 반응성에 따른 포장파손이 여러 차례 보고되고 있는데 앞으로 국내 콘크리트 포장에 플라이 애쉬를 사용한다면 ASR을 사전에 억제할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
- 최적입도를 고려한 배합들이 그렇지 않은 배합보다 변화율이 적은 것으로 보아 최적입도가 동결융해저항성에도 좋은 것으로 생각되며 강원도 산간지방과 같이 온도가 영하 이하로 떨어지는 기간이 긴 지역에 최적입도를 고려한 배합을 사용할 경우 D-cracking을 막아 공용성에 유리할 것으로 생각된다. 그리고 각 배합의 염화 이온 침투 저항성 평가결과 앞으로 해안도로나 바닷가 구조물에 최적배합과 플라이 애쉬를 사용할 경우 염화물에 대한 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 또한 플라이 애쉬를 사용한 저수축, 저반사 최적배합을 사용할 경우 일반배합보다 실내실험에서 23%정도 건조수축 감소효과가 있는 것으로 비추어 볼 때 현장에 적용할 경우 건조수축에 의한 균열이 생겨 포장 공용성에 문제가 생기는 것을 막을 수 있을 것으로 판단된다.
- 비록 공기량이 기준에 만족하지는 못하지만 탄성계수가 적어 동결융해저항성이 좋은 것으로 생각된다. 따라서 공기 량과 더불어 다양한 요인에 따른 동결융해 저항성 연구가 필요할 것이다. 최적입도를 고려한 배합들이 그렇지 않은 배합보다 변화율이 적은 것으로 보아 최적입도가 동결융해저항성에도 좋은 것으로 생각되며 강원도 산간지방과 같이 온도가 영하 이하로 떨어지는 기간이 긴 지역에 최적입도를 고려한 배합을 사용할 경우 D-cracking을 막아 공용성에 유리할 것으로 생각된다.
- 향후 굵은 골재의 최대치수를 변화시키고 플라이 애쉬 치환량을 변화시키며 실내실험을 수행하여야 할 것이다. 또한 시험시공을 통해 실제 현장에서의 콘크리트 거동을 관찰하여 실제 포장적용 타당성 및 장기적인 모니터링을 통해 경제적인 타당성을 평가하여야 할 것이다.
- 본 연구를 통해 저수축, 저 반사, 고강도, 고내구성, 콘크리트 포장재료가 개발된다면 기존관리자들이 요구하는 구조적 안정성과 이용자들의 욕구를 동시에 만족 시 킬 수 있는 콘크리트 포장을 만들 수 있다.
- 실내실험으로 각각의 배합의 특성을 살펴보았다. 향후 굵은 골재의 최대치수를 변화시키고 플라이 애쉬 치환량을 변화시키며 실내실험을 수행하여야 할 것이다. 또한 시험시공을 통해 실제 현장에서의 콘크리트 거동을 관찰하여 실제 포장적용 타당성 및 장기적인 모니터링을 통해 경제적인 타당성을 평가하여야 할 것이다.
- 플라이 애쉬가 알칼리 실리카 반응을 억제하는데 효과가 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 현재 국내 포장에서 알칼리 실리카 반응성에 따른 포장파손이 여러 차례 보고되고 있는데 앞으로 국내 콘크리트 포장에 플라이 애쉬를 사용한다면 ASR을 사전에 억제할 수 있을 것으로 판단된다.
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