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문제 정의
- 이에 본 연구는 고로슬래그 미분말의 낮은 초기강도 및 수급 부족에 대한 문제점 해결과 동시에 서냉슬래그 생산과정에서 발생되어 전량 폐기되어지는 초미분말 서냉슬래그를 콘크리트 혼화재로서의 활용성을 알아보기 위한 실험으로 조미 분말 서냉슬래그의 치환율 및 각종 혼화재 종류별 배합조건에 따라 실험을 실시하여 유동 특성 및 강도 특성을 비교분석함으로써 향후 초미분말 서냉슬래그를 사용한 콘크리트의 실용화를 위한 기초자료를 확보하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 물시멘트비를 50%로 고정하고 혼화재로는 초미분말 서냉 슬래그와 고로슬래그 미분말 1, 3종를 사용하였으며, 혼화재는 시멘트 중량대비 0, 10, 15, 20, 25, 30%로 치환율을 고려한 공시체를 제작하였다. 실험은 혼화재 종류 및 치환율별 유동 특성 및 강도 특성을 실시하였다.
- 공시체를 제작하였다. 실험은 혼화재 종류 및 치환율별 유동 특성 및 강도 특성을 실시하였다. 본 연구의 실험인자 및 수준과 배합표는 표 1 및 표 2와 같다.
- 초미분말 서냉슬래그를 혼화재로 사용한 콘크리트의 적용성을 검토하기 위해 유동특성, 강도특성을 비교.분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 잔골재 및 굵은골재는 하동산 강모래와 경남 진해산 부순자갈을 사용하였고 그 물리적 성질은 표 5와 같다. 고성능 감수제는 폴리카본산계로 국외에서 수입한 D사의 제품을 사용하였으며, 그 물리적 성질은 표 6과 같다.
- 본 실험에서 사용된 재료로, 시멘트는 국내산 포틀랜드 시멘트를, 고로슬래그 미분말 역시 국내 K업체의 국내산을 사용하였고, 초미분말 서냉슬래그의 경우는 서냉 슬래그 미분말을 T 사의 미분쇄기술을 적용시킨 제품을 사용하였는데 그 물리적 성질은 표 3, 표 4와 같다. 잔골재 및 굵은골재는 하동산 강모래와 경남 진해산 부순자갈을 사용하였고 그 물리적 성질은 표 5와 같다.
- 표 3, 표 4와 같다. 잔골재 및 굵은골재는 하동산 강모래와 경남 진해산 부순자갈을 사용하였고 그 물리적 성질은 표 5와 같다. 고성능 감수제는 폴리카본산계로 국외에서 수입한 D사의 제품을 사용하였으며, 그 물리적 성질은 표 6과 같다.
이론/모형
- 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 0100 X 200mm의 공시체를 제작하여 재령별 압축강도 KS F 2405, 인장강도 KS F 2423의 규정에 의거하여 실시하였다.
- 본 연구의 실험방법은 KS F 2403에 규정된 깅제식 혼합믹서를 사용하였고, 굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프 시험은 KS F 2402, 공기량 시험은 KS F 2421의 규정에 의거하여 측정하였다.
성능/효과
- 1) 초미분말 서냉슬래그를 사용한 콘크리트는 치환율이 증가할수록 슬럼프는 증가하였고 공기량은 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 초미분말 서냉슬래그 입자가 구형에 가깝고 매끈하여 페이스트와 골재계면의 마찰이 작아져 슬럼프가 증가되는 것으로 사료되며11), 초미분말 서냉 슬래그의 미세공극 충전효과 및 초미분말 서냉 슬래그의 비중차에 의한 페이스트의 증가에 기인하여 콘크리트 내부의 공극감소에 의한 공기량의 감소 때문으로 판단된다.
- 2) 초미분말 서냉슬래그를 사용한 콘크리트는 치환율 10, 15%에서 고로슬래그 미분말 1, 3종에 비해 3. 7일의 압축강도가 높게 나타내고 있어 현장적용 시 거푸집 존치 기간이 고로슬래그 미분말에 비해 감소될 것으로 사료된다.
- 3) 일반적으로 인장강도는 압축강도의 1/8 ~ 1/13로 알려져 있으며, 고로슬래그 미분말 1, 3종 및 초미분말 서냉 슬래그의 압축강도 대비 인장강도는 1/10 ~1/13의 값으로 측정되어, 콘크리트용 혼화재로서 인장강도는 사용상 문제가 없을 것으로 판단된다.
- Plain 대비 8% 증진을 나타내었다.8)고로슬래그 미분말 3 종의 경우 슬럼프 치는 151~159師의 값을 나타내었고, 치환율 30%의 경우 Plain 대비 6% 증진되는 것으로 나타났다. 초미 분말 서냉슬래그의 경우 치환율 10~30%로 증가함에 따라 슬럼프 치는 174~210mm의 값을 나타났고, 치환율 30%의 경우 Plain 대비 40% 슬럼프 증진을 나타내었다.
- 고로슬래그 미분말 1, 3종은 Plain 대비 전 치환율에서 공기량이 감소하는 것으로 나타났고, 1종과 3종 모두 유사한 경향으로 측정되었으나 치환율 25%~30%에서는 고로슬래그 미분말 3종이 고로슬래그 미분말 1종에 비해 높게 나타나고 있다. 그리고 초미분말 서냉슬래그는 치환율이 증가할수록 Plain 대비 공기량이 감소하는 경향을 나타내고 있다.
- 고로슬래그 미분말 1, 3종은 치환율과 관계없이 유사한 경향을 나타내고 있었으며, 치환율 25%이상의 조건에서는 고로슬래그 미분말 1종이 고로슬래그 미분말 3종에 비해 높아지는 것으로 나타나고 있다. 또한 초미분말 서냉슬래그의 경우 치환율 10%에서부터 고로슬래그에 대비 우수한 슬럼프치를 나타내고 있으며, 30%에서 220飾로 가장 높은 슬럼프치를 나타내고 있다.
- 고로슬래그 미분말 1종은 전 재령에서 압축강도와 유사한 경향으로 치환율이 증가할수록 인장강도도 증가를 나타났다. 재령 3일에서는 치환율 20, 25, 30%가 Plain에 비해 높게 나타났다.
- 또한 3, 7일 압축강도 증진을 통한 초기강도 확보로 거푸집 존치기간이 감축될 것으로 판단된다. 그리고 고로슬래그 미분말 3종에 비해 유사하거나 조금 낮은 장기강도에 대한 문제점이 나타나고 있지만 고로슬래그 미분말 3종 활성도 지수보다 높게 나타나는 초미분말 서냉 슬래그 치환율 10, 15%에서는 고로슬래그 미분말 3종 대채 재료로 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 7일의 압축강도가 높게 나타내고 있어 현장적용 시 거푸집 존치 기간이 고로슬래그 미분말에 비해 감소될 것으로 사료된다. 그리고 장기강도에서는 고로슬래그 미분말 1종에 비해 다소 낮지만, 고로슬래그 미분말 3종의 활성도 지수보다 높게 나타내고 있어 현장에서 적용이 가능할 것으로 사료된다.
- 유동성 확보가 가능할 것이다. 또한 3, 7일 압축강도 증진을 통한 초기강도 확보로 거푸집 존치기간이 감축될 것으로 판단된다. 그리고 고로슬래그 미분말 3종에 비해 유사하거나 조금 낮은 장기강도에 대한 문제점이 나타나고 있지만 고로슬래그 미분말 3종 활성도 지수보다 높게 나타나는 초미분말 서냉 슬래그 치환율 10, 15%에서는 고로슬래그 미분말 3종 대채 재료로 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 또한 고로슬래그 미분말 3종의 활성도 지수와의 비교에서는 7, 28일에서 모든 치환율에서 우수하게 나타내었고, 91일에서는 치환율 10, 15%에서 높게 나타내고 있다.
- 낮게 나타났다. 이는 고로슬래그 미분말 3종의 치환에 따른 CaO함량의 감소로 인한 것으로 판단되며, 28일 이후 낮은 분말도로 인하여 알칼리 자극제 반응의 진행이 느려 잠재초미분말 서냉슬래그를 사용한 콘크리트에서 재령 3일의 경우 치환율 10, 15, 20%에서 각각 22.25, 22.02, 20.70MPa로 Plain의 19.91MPa에 비해 3.9~11.8%의 강도 증진을 나타내고 있으며, 치환율 25 및 30%에서는 각각 2.7 및 8.4%의 강도감소를 나타내었다. 재령 7일에서는 전 치환율 2.
- 이상 실험결과에서 초미분말 서냉슬래그의 치환율이 증가함에 따라 콘크리트가 유동성 개선효과가 우수함을 알 수 있다. 이는 초미분말 서냉슬래그 입자가 고로슬래그 미분말 비해 치밀하고 매끈하며 구형으로 되어있어 페이스트와 골재 계면의 마찰이 작아진 것으로 사료된다.
- 이상의 결과로부터 초기재령 3일의 경우에서는 초미분말 서냉 슬래그가 Plain 및 고로슬래그 미분말 1, 3종에 비해 압축강도가 높게 나타났으며, 7일 이후 초미분말 서냉슬래그는 고로슬래그 미분말 1, 3종에 비해 압축강도강도 증진율이 낮아지고 있다. 하지만 초미분말 서냉슬래그의 치환율 10, 15%에는 초기강도 및 장기강도가 고로슬래그 미분말 3종의 활성도 지수보다 높은 강도를 나타내고 있어 콘크리트의 혼화재로써 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 이상의 결과에서 3가지의 혼화재 모두 압축강도의 강도 형상과 유사한 경향을 나타내고 있으며, 고로슬래그 미분말 1종 치환율 30%에서 가장 높은 인장강도를 나타내고 있다. 고로슬래그 미분말 1, 3종은 재령이 증가할수록 인장강도가 Plain과 유사하거나 높게 나타나고 있으나, 초미분말 서냉슬래그는 재령이 증가할수록 강도증진이 작아 인장강도가 Plain보다 유사하거나 작아지고 있다.
- 재령 7일에서는 10%를 제외한 모든 치환율에서 Plain보다 높게 나타났다. 재령 28과 91일에서는 모든 치환율에서 Plain에 비해 높게 나타났으며 치환율 25 및 30%에서 인장강도 증진이 크게 나타났다.
- 9 및 5%의 강도증진을 나타냈고 치환율 20, 25, 30% 에서는 Plain에 비해 낮게 나타났다. 재령 91일에서는 28일과 유사하고 치환율 10%에서 가장 높은 강도를 나타냈으며, 치환율 10 및 15%에서 각각 44.51 및 44.08MPa로 Plain의 41.45Mpa에 비해 6 및 7%의 강도증진을 나타냈다.
- 재령 28일에서는 치환율 10, 15%가 Plain에 비해 높게 나타났으며, 치환율 10%에서는 높은 인장강도 증진을 나타내었다. 재령 91일에서는 치환율 30%를 제외한 모든 치환율에서 Plain에 비해 높게 나타났고, 치환율 10%에서 Plain 대비 7.4%의 최고 높은 인장강도 증진을 나타났다.
- 재령 28일에서는 전 치환율에서 Plain보다 높은 강도를 나타었고, Plain 대비 4~28%의 강도증진을 나타내고 있다. 재령 91일에서는 치환율 30%에서 고로슬래그 1종의 최대강도가 나타났으며, 모든 치환율에서 Plain에 대비 11.3~20.5%의 강도증진이 나타내어 치환율에 관계없이 Plain보다 우수한 강도를 나타내고 있다.
후속연구
- 따라서 초미분말 서냉슬래그를 사용한 콘크리트는 적은양의 고성능 감수제를 사용하여도 우수한 유동성을 나타낼 것으로 판단되며, 고유동 콘크리트의 혼화재료로써 그 활용성이 증대될 것으로 기대된다.
- 이상의 결과에 초미분말 서냉슬래그를 콘크리트에 사용하였을 경우 높은 유동성 증진으로 인하여 적은 양의 고성능 감수제로 유동성 확보가 가능할 것이다. 또한 3, 7일 압축강도 증진을 통한 초기강도 확보로 거푸집 존치기간이 감축될 것으로 판단된다.
- 있다. 하지만 초미분말 서냉슬래그의 치환율 10, 15%에는 초기강도 및 장기강도가 고로슬래그 미분말 3종의 활성도 지수보다 높은 강도를 나타내고 있어 콘크리트의 혼화재로써 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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