다공성 경량골재의 사전흡수수에 따른 콘크리트 수축 저감 효과의 정량적 평가와 부등수축해석모델 상수 제공을 위한 첫번째 단계로서, 수분이동모델을 설정하고 이에 따른 수분이동 특성상수인 유효수분확산계수, 수분용량, 습도공급도, 습도소모도를 물-결합재비, 골재 종류를 변수로 하여 측정하였다. 콘크리트 내, 외부 습도차에 의한 정상상태에서의 유효수분확산계수는 물-결합재비가 낮을수록 낮은 값을 나타내었으며 동일한 물-결합재비인 경우 일반골재를 사용한 배합이 경량골재를 사용한 배합보다 낮은 유효수분확산계수값을 나타내었다. 콘크리트 내 수분의 저장 능력 즉, 수분용량을 산정하기 위해 9가지 습도에서 콘크리트의 수분량을 측정하였으며 경량골재를 사용한 배합이 일반골재를 사용한 배합보다 모든 습도조건에서 수분량이 크게 나타났다. 일반 대기환경 습도 50% 이상 조건에서 적용할 수 있는 경량골재의 습도공급도를 측정하여 정량화 하였으며, 경량골재에서의 수분 방출량은 주변 습도에 반비례하고 시간에 비례하는 뚜렷한 경향을 나타내는 지수함수의 형태로 설정하였다. 시멘트 수화 자기건조에 의한 수분의 내부소모에 따른 콘크리트 내 습도소모도를 측정하였으며, 측정결과 물-결합재비 0.3의 경우 7~10일 이내의 초기재령에서 약 10% 내외의 급격한 습도감소를 나타내었으며 물-결합재비 0.4, 0.5의 경우 완만한 형태로 약 5%, 1% 내외의 습도 감소를 나타내었다.
다공성 경량골재의 사전흡수수에 따른 콘크리트 수축 저감 효과의 정량적 평가와 부등수축해석모델 상수 제공을 위한 첫번째 단계로서, 수분이동모델을 설정하고 이에 따른 수분이동 특성상수인 유효수분확산계수, 수분용량, 습도공급도, 습도소모도를 물-결합재비, 골재 종류를 변수로 하여 측정하였다. 콘크리트 내, 외부 습도차에 의한 정상상태에서의 유효수분확산계수는 물-결합재비가 낮을수록 낮은 값을 나타내었으며 동일한 물-결합재비인 경우 일반골재를 사용한 배합이 경량골재를 사용한 배합보다 낮은 유효수분확산계수값을 나타내었다. 콘크리트 내 수분의 저장 능력 즉, 수분용량을 산정하기 위해 9가지 습도에서 콘크리트의 수분량을 측정하였으며 경량골재를 사용한 배합이 일반골재를 사용한 배합보다 모든 습도조건에서 수분량이 크게 나타났다. 일반 대기환경 습도 50% 이상 조건에서 적용할 수 있는 경량골재의 습도공급도를 측정하여 정량화 하였으며, 경량골재에서의 수분 방출량은 주변 습도에 반비례하고 시간에 비례하는 뚜렷한 경향을 나타내는 지수함수의 형태로 설정하였다. 시멘트 수화 자기건조에 의한 수분의 내부소모에 따른 콘크리트 내 습도소모도를 측정하였으며, 측정결과 물-결합재비 0.3의 경우 7~10일 이내의 초기재령에서 약 10% 내외의 급격한 습도감소를 나타내었으며 물-결합재비 0.4, 0.5의 경우 완만한 형태로 약 5%, 1% 내외의 습도 감소를 나타내었다.
For the first step on the quantitative evaluation of shrinkage reduction and differential shrinkage analysis of lightweight aggregate concrete, this study sets the moisture transport model of concrete by pre-absorbed water of porous lightweight aggregates and measured effective moisture diffusion co...
For the first step on the quantitative evaluation of shrinkage reduction and differential shrinkage analysis of lightweight aggregate concrete, this study sets the moisture transport model of concrete by pre-absorbed water of porous lightweight aggregates and measured effective moisture diffusion coefficient, moisture capacity, degree of humidity supply and degree of humidity consumption by water binder ratio and aggregate type. The effective moisture diffusion coefficient in steady state caused by humidity difference between inside and outside of concrete had low value as low water-binder ratio. And in case of same water-binder ratio, effective moisture diffusion of mixtures used normal aggregates were lower than those used lightweight aggregates. To determine moisture store capability of concrete - moisture capacity, moisture contents were measured in 9 humidity conditions. As a result moisture contents of mixtures used lightweight aggregates was higher than mixtures used normal aggregates in all humidity conditions. This study measured lightweight aggregates' degree of humidity supply that applicable to normal atmospheric environment (above RH 50%) and made it quantitatively. Also amount of moisture release was set as a exponential function that represents a clear trend proportion to time and inverse proportion to humidity of the surroundings. As the result of measurement about degree of moisture consumption inside concrete following the internal consumption caused by cement hydration self-drying, it was showed that rapid decrease of humidity, around 10%, at early ages (7~10 days) when water-binder ratio is 0.3 and slow decrease around 5% and 1% when water-binder ratio is 0.4 and 0.5.
For the first step on the quantitative evaluation of shrinkage reduction and differential shrinkage analysis of lightweight aggregate concrete, this study sets the moisture transport model of concrete by pre-absorbed water of porous lightweight aggregates and measured effective moisture diffusion coefficient, moisture capacity, degree of humidity supply and degree of humidity consumption by water binder ratio and aggregate type. The effective moisture diffusion coefficient in steady state caused by humidity difference between inside and outside of concrete had low value as low water-binder ratio. And in case of same water-binder ratio, effective moisture diffusion of mixtures used normal aggregates were lower than those used lightweight aggregates. To determine moisture store capability of concrete - moisture capacity, moisture contents were measured in 9 humidity conditions. As a result moisture contents of mixtures used lightweight aggregates was higher than mixtures used normal aggregates in all humidity conditions. This study measured lightweight aggregates' degree of humidity supply that applicable to normal atmospheric environment (above RH 50%) and made it quantitatively. Also amount of moisture release was set as a exponential function that represents a clear trend proportion to time and inverse proportion to humidity of the surroundings. As the result of measurement about degree of moisture consumption inside concrete following the internal consumption caused by cement hydration self-drying, it was showed that rapid decrease of humidity, around 10%, at early ages (7~10 days) when water-binder ratio is 0.3 and slow decrease around 5% and 1% when water-binder ratio is 0.4 and 0.5.
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문제 정의
5를 선정하고 각각의 물-결합재비에서 경량골재의 사전흡수수가 콘크리트의 수분이동 특성에 미치는 영향을 파악하고자 한다(Nevile, 1998). 또한 본 연구의 목적은 물-결합재비 변화에 따라서 경량골재가 콘크리트 수분이동에 미치는 영향을 파악하기 위함이므로 물-결합재비 변화, 경량골재 치환 이외의 배합요소는 모두 동일하게 제한하기 위해 시멘트 페이스트와 골재 부피비율은 일정하게 유지하였다. 이와 같은 조건하에 단위결합재량과 압축강도와의 관계를 고려하여 Table 4와 같은 실험배합을 설정하였다(ACI, 2003).
본 연구에서는 CSH겔 내 존재 가능한 수분의 형태에 따라 겔공극 내 포화조건의 임계치인 0.42를 경계로 하여 물결합재비 0.3, 0.4, 0.5를 선정하고 각각의 물-결합재비에서 경량골재의 사전흡수수가 콘크리트의 수분이동 특성에 미치는 영향을 파악하고자 한다(Nevile, 1998). 또한 본 연구의 목적은 물-결합재비 변화에 따라서 경량골재가 콘크리트 수분이동에 미치는 영향을 파악하기 위함이므로 물-결합재비 변화, 경량골재 치환 이외의 배합요소는 모두 동일하게 제한하기 위해 시멘트 페이스트와 골재 부피비율은 일정하게 유지하였다.
본 연구에서는 경량골재 사전흡수수가 콘크리트의 수축에 미치는 영향을 정량화하기 위한 첫 번째 단계로서 사전흡수된 경량골재 적용 시 콘크리트 내부의 수분 이동 변화에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 일반 콘크리트의 수분 이동 메커니즘과 사전흡수된 경량골재를 적용함에 따른 경량골재의 수분공급 효과, 물-결합재비가 낮은 콘크리트에서의 자기건조 효과를 반영한 경량골재 콘크리트의 수분이동 모델을 제시하였다.
본 연구에서는 다양한 물-결합재비(0.3, 0.4, 0.5)를 갖는 콘크리트에서 경량골재의 큰 흡수율에 따른 사전흡수수가 콘크리트 내 수분이동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Fig. 1과 같이 콘크리트 내 수분이동 모델을 설정하였다.
이와 같이 설정된 수분이동모델에 대하여 본 연구에서는 다양한 물-결합재비 0.3, 0.4, 0.5의 범위에서 경량골재, 일반골재 콘크리트의 유효확산계수 De, 수분용량 C를 측정하여 해석 상수로서 제공하고, 간접적으로 콘크리트의 공극 크기, 분포, 연결성 등의 투수성과 관련된 공극 구조변화를 파악해보고자 한다. 또한 식 (5)의 수분이동모델에 적용 가능한 경량골재의 습도공급도를 산정하고, 물-결합재비 0.
가설 설정
이 후 20℃의 등온 조건에서 시간에 따른 콘크리트 내부의 습도를 측정하여 습도소모도를 파악하였다. 이 때 경량콘크리트는 경량골재 사전흡수수에 의한 습도공급과 자기건조의 습도소모가 동시에 발생하므로 동일한 페이스트 체적을 갖는 일반콘크리트 배합과 동일한 습도감소가 발생하는 것으로 가정하였다.
6과 같이 콘크리트를 모르타르, 굵은골재로 구성된 2상 구조로 가정할 경우 경량골재의 수분공급도 qw는 식 (16)과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 콘크리트 내에서 수분의 외부 이동, 내부소모 등의 수분 변화 요인에 의해 시간에 따라 골재 주변 습도가 변화하게 되며, 이러한 변화하는 시간, 습도에서 경량골재의 수분공급도가 결정되는 것으로 설정하였다. 경량골재의 수분공급도 qw는 Table 1의 포화염 용액으로 일정 습도를 유지하는 밀폐상자를 이용하여 시간에 따라 감소되는 경량골재의 질량을 측정하여 산정하였다.
제안 방법
다공성 경량골재의 사전흡수수에 따른 콘크리트의 수분이동모델을 설정하고 이에 따른 수분이동 특성상수인 유효수분확산계수, 수분용량, 습도공급도, 습도소모도를 측정하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이는 경량골재가 일반골재보다 공극을 다수 함유하고 있는 다공성이기 때문으로 판단된다. 따라서 단면 내 수분 분포가 일정한 정상상태에서의 유효수분확산 즉, 투수성은 경량골재를 사용할 경우 커지는 것으로 생각할 수 있으며 Fig. 9에서와 같이 물-결합재비와 골재종류에 따른 유효확산계수 관계식을 설정하였다.
시멘트 수화에 따른 자기건조 현상을 파악하기 위하여 Fig. 7과 같이 내부에 습도센서를 매입한 100×100×400 mm 시편을 Table 4의 NWC30, NWC40, NWC50 배합에 대하여 제작한 후 외부와의 수분이동을 차단하기 위해 모든 면을 파라핀으로 밀봉하였다.
여기서 경량골재의 흡수율은 굳지 않은 콘크리트에서의 유동성과 경화콘크리트의 물성에 큰 영향을 미치게 되므로 본 연구에서는 입경별, 침수 시간별, 보관 시간별 흡수율을 측정하여 그 특성을 파악하고 실용적으로 일정한 흡수율을 유지할 수 있는 방안으로서 Fig. 9와 같이 100%습도유지 보관방법을 통해 경량골재의 표면건조포화 상태를 Table 7에서의 골재 24시간 침수 후 100% 습도환경에서 2일 이상 보관한 흡수 상태로 정의하고 이후 경량골재의 표면건조상태에서의 밀도와 경량콘크리트의 배합설계 및 타설시 이를 적용하기로 한다. 즉, 경량골재의 흡수율은 20.
이 때 콘크리트 시편 채취 시 각 배합끼리의 굵은 골재채취량의 상대적인 부피 차이를 최소화하기 위하여 모르타르 시편만을 채취하였으며, 굵은 골재는 모든 배합에서 일정한 부피비를 갖도록 조절하였다. 이에 대한 예로서 LWC30 배합에서 모르타르 시편 200 g을 사용할 경우 이에 해당하는 부피는 식 (8)과 같다.
7과 같이 내부에 습도센서를 매입한 100×100×400 mm 시편을 Table 4의 NWC30, NWC40, NWC50 배합에 대하여 제작한 후 외부와의 수분이동을 차단하기 위해 모든 면을 파라핀으로 밀봉하였다. 이 후 20℃의 등온 조건에서 시간에 따른 콘크리트 내부의 습도를 측정하여 습도소모도를 파악하였다. 이 때 경량콘크리트는 경량골재 사전흡수수에 의한 습도공급과 자기건조의 습도소모가 동시에 발생하므로 동일한 페이스트 체적을 갖는 일반콘크리트 배합과 동일한 습도감소가 발생하는 것으로 가정하였다.
본 연구에서는 경량골재 사전흡수수가 콘크리트의 수축에 미치는 영향을 정량화하기 위한 첫 번째 단계로서 사전흡수된 경량골재 적용 시 콘크리트 내부의 수분 이동 변화에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 일반 콘크리트의 수분 이동 메커니즘과 사전흡수된 경량골재를 적용함에 따른 경량골재의 수분공급 효과, 물-결합재비가 낮은 콘크리트에서의 자기건조 효과를 반영한 경량골재 콘크리트의 수분이동 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 경량골재 콘크리트의 수분이동에 미치는 영향인자로서 정상상태에서의 수분이동 속도를 나타내는 유효확산계수와 이후 수분의 비정상상태를 야기하는 재료의 수분용량, 경량골재의 수분공급, 자기건조 효과에 따른 수분소모의 4가지 수분이동특성변수로 구성되었으며, 이러한 변수의 영향을 규명하기 위하여 골재의 종류(일반골재 및 경량골재)와 물-결합재비(0.
이를 위하여 일반 콘크리트의 수분 이동 메커니즘과 사전흡수된 경량골재를 적용함에 따른 경량골재의 수분공급 효과, 물-결합재비가 낮은 콘크리트에서의 자기건조 효과를 반영한 경량골재 콘크리트의 수분이동 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 경량골재 콘크리트의 수분이동에 미치는 영향인자로서 정상상태에서의 수분이동 속도를 나타내는 유효확산계수와 이후 수분의 비정상상태를 야기하는 재료의 수분용량, 경량골재의 수분공급, 자기건조 효과에 따른 수분소모의 4가지 수분이동특성변수로 구성되었으며, 이러한 변수의 영향을 규명하기 위하여 골재의 종류(일반골재 및 경량골재)와 물-결합재비(0.3, 0.4, 0.5)의 변화에 따른 유효확산계수, 수분용량, 수분공급, 수분소모량을 측정하였다.
측정방법은 Fig. 4와 같이 20℃, 28일간 수중 양생한 시험체에 대해서 압축강도 시험 후 수 mm의 시편조각을 일정한 습도가 유지되는 밀폐상자에 보관하고 시간에 따라 시편의 질량이 일정해 지는 구간에서 시편 질량과 상대습도와의 관계를 도시하여 sorption isotherm 곡선을 구한 후 그 기울기를 수분용량으로 나타낸다. 여기서 일정 습도를 유지하기 위한 포화염 용액은 Table 1과 같이 적용하였다(KS A 0078, 1999: KS B 5344, 1997: Johannesson, 2002).
측정방법은 Fig. 5와 같이 포화염 용액으로 설정된 각각의 상대습도를 유지하는 밀폐상자에서 시편의 질량이 변화하지 않는 평형수분상태에서의 시편 질량을 측정한다. 이후 105℃ 건조로에서 3일간 건조한 후 건조시편의 질량을 측정하면 다음과 같이 수분질량과 건조 콘크리트의 부피를 결정할 수 있다.
이와 같은 조건하에 단위결합재량과 압축강도와의 관계를 고려하여 Table 4와 같은 실험배합을 설정하였다(ACI, 2003). 콘크리트 슬럼프는 고형분 40%의 고성능감수제를 결합재 질량 대비 0.6~0.8% 범위 내에서 사용하여 목표값 150~200에 맞추었으며, 콘크리트 28일 압축강도는 공시체 제작 1일 후 탈형하여 20, 습도 50%의 항온항습조건에서 기건양생 후 측정하였다.
대상 데이터
한편, 본 연구에서는 잔골재는 일반 모래로 강사를 사용하였으며, 굵은골재는 일반골재로서 강자갈을 그리고 경량골재는 인공경량골재를 적용하였다. 사용된 골재의 물리적 특성을 파악하여 콘크리트 배합설계의 기본 자료로 활용하기 위해 Table 5와 같은 시험을 수행하였으며, 그 결과를 Table 6에 나타내었다.
성능/효과
1. 콘크리트 내, 외부 습도차에 의한 정상상태에서의 유효수분확산계수는 물-결합재비가 낮을수록 낮은 값을 나타내었으며 동일한 물-결합재비인 경우 일반골재를 사용한 배합이 경량골재를 사용한 배합보다 낮은 유효수분확산계수값을 나타내었다. 이는 경량골재가 일반골재보다 공극을 다수 함유하고 있기 때문으로 판단된다.
2. 콘크리트 내 수분의 저장 능력 즉, 수분용량을 산정하기 위해 9가지 습도에서 콘크리트의 수분량을 측정하였으며 경량골재를 사용한 배합이 일반골재를 사용한 배합보다 모든 습도조건에서 수분량이 크게 나타났다. 이는 경량골재 콘크리트는 일반골재 콘크리트보다 자유수의 저장 공간 혹은 이동 공간이 일반골재 콘크리트보다 증가하며, 이러한 원인은 시멘트 겔에서의 자유수 공극이 증가하는 것이 아닌 골재 자체의 공극 차이 때문인 것으로 판단된다.
3. 일반 대기환경 습도 50% 이상 조건에서 적용할 수 있는 경량골재의 습도공급도를 측정하여 정량화하였으며, 경량 골재에서의 수분 방출량은 주변 습도에 반비례하고 시간에 비례하는 뚜렷한 경향을 나타내는 지수함수의 형태로 설정할 수 있었다.
4. 시멘트 수화 자기건조에 의한 수분의 내부소모에 따른 콘크리트 내 습도소모도를 측정하였으며, 측정결과 물-결합 재비 0.3의 경우 7~10일 이내의 초기재령에서 약 10% 내외의 급격한 습도감소를 나타내었으며 물-결합재비 0.4, 0.5의 경우 완만한 형태로 약 5%, 1% 내외의 습도 감소를 나타내었다.
NWC40의 경우 NWC30보다 완만한 형태로 습도 감소가 이루어졌으며 재령 28일까지 약 96%의 습도를 나타내었다. NWC50의 경우 습도감소량은 약 1%내외의 값을 나타내어 자기건조에 의한 습도감소는 미미한 것으로 나타났다. 이러한 현상에 대해 분석하면, NWC30의 경우 콘크리트 내 겔공극이 포화하기 위한 물-결합재비 0.
11에 나타내었다. 결과를 살펴보면 경량골재를 사용한 배합이 일반골재를 사용한 배합보다 모든 습도조건에서 수분량이 크게 나타났다. 이에 대한 원인을 분석하기 위하여 콘크리트 구성 상태를 Fig.
7의 약 40~60% 수준이며 이는 단위질량 1,600~2,000 knm/m3의 경량화를 가능하게 한다. 두 번째, 경량골재의 흡수율은 10~20%의 범위를 지니며 일반골재 흡수율 1% 내외의 비해 매우 큰 값을 나타낸다. 이는 경량골재 생산과정 중 소성, 팽창 메커니즘으로 인한 것이며, 이러한 큰 흡수율은 굳지 않은 콘크리트 타설 시 배합수를 흡수하여 슬럼프, 압송성 감소 등 시공성 저하의 원인으로 작용하였으나, 경량골재를 타설 전 미리 사전 흡수함으로서 기술적 문제를 극복하고 있다(ACI, 2004; George 등, 2002).
이에 대해 순수한 시멘트 겔 내에서의 자유수 공극을 산정하기 위해 경량골재의 사전흡수수량을 배제하고 W'mc과 Wmc를 비교하면 경량골재 콘크리트의 자유수 공극이 일반골재 콘크리트의 자유수 공극보다 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 경량골재 콘크리트의 수분량 혹은 자유수 공극이 일반골재 콘크리트보다 증가하는 원인이 시멘트 겔 내에서의 자유수 공극이 증가하는 것이 아니라 흡수율 1%내외의 일반골재와 20%의 흡수율을 갖는 경량골재의 골재 자체의 공극율 차이에서 기인한 것으로 해석할 수 있다. 따라서 이와 같이 경량골재 자체의 자유수 공극을 배제하고 도출된 수화상수는 동일 물-결합재비에서 일반골재 콘크리트보다 경량골재 콘크리트가 크게 나타나고 있다.
3) 증가하며, 이는 시멘트 겔에서의 자유수 공극이 증가하는 것이 아닌 골재 자체의 공극 차이 때문인 것으로 생각할 수 있다. 또한 시멘트 겔에서의 자유수 공간은 경량골재 콘크리트가 일반골재 콘크리트보다 각각 47%(W/B=0.5), 55%(W/ B=0.4), 64%(W/B=0.3) 감소하며, 이를 근거로 할 때 시멘트의 수화도는 각각 15%(W/B=0.5), 13%(W/B=0.4), 12%(W/B=0.3) 증가하는 것으로 판단할 수 있다.
9에 나타내었다. 먼저 Fig. 10에 나타낸 바와 같이 유효수분확산계수 산정에 필요한 수분의 정상상태 확인을 위해 시간에 따른 수분 손실량을 살펴보면, 일반 골재 배합인 NWC30, NWC40의 경우 약 50일 부근 이후부터 일정한 수분 손실량을 나타냈으며 NWC50은 약 30일 이후부터 일정한 경향을 나타내었다. 즉, 물-결합재비가 낮을수록 정상상태의 수분이동이 늦게 형성되며 높을수록 반대의 양상을 나타내었다.
14에 나타내었다. 먼저 콘크리트 내 공극에 대해 표면 한 층을 물분자로 덮는 능력을 나타내는 Vm은 물-결합재비가 낮을수록 큰 값을 나타내었고, 공극을 포화시킬수 있는 능력인 k는 물-결합재비가 낮을수록 작은 값을 나타내었다. 이를 분석하면 물결합재비가 낮을수록 전체적인 공극의 크기와 공극량이 감소하지만 작은 공극이 다수 분포하여 공극의 비표면적은 증가하는 것으로 해석된다.
먼저 콘크리트 내 공극에 대해 표면 한 층을 물분자로 덮는 능력을 나타내는 Vm은 물-결합재비가 낮을수록 큰 값을 나타내었고, 공극을 포화시킬수 있는 능력인 k는 물-결합재비가 낮을수록 작은 값을 나타내었다. 이를 분석하면 물결합재비가 낮을수록 전체적인 공극의 크기와 공극량이 감소하지만 작은 공극이 다수 분포하여 공극의 비표면적은 증가하는 것으로 해석된다. 한편 동일 물-결합재비에 대하여 일반골재 콘크리트는 경량골재 콘크리트에 비하여 Vm과 k값이 모두 낮은 값을 나타내었으며 이는 앞서 자유수 공간과 관련하여 생각해볼 때 경량골재 콘크리트의 경량골재의 공극이 일반골재보다 큼으로 인해서 나타나는 현상으로 판단된다.
이에 대해 순수한 시멘트 겔 내에서의 자유수 공극을 산정하기 위해 경량골재의 사전흡수수량을 배제하고 W'mc과 Wmc를 비교하면 경량골재 콘크리트의 자유수 공극이 일반골재 콘크리트의 자유수 공극보다 감소하는 것으로 나타났다.
NWC40의 경우 NWC30보다 초기 재령 상태에서 겔공극 내를 포화하기 위한 수화잉여수가 크게 존재하게 되어 급격한 습도감소를 나타내지 않지만, 재령 경과와 모세관 공극을 함께 고려해 볼 때 수화잉여수 중 모세관 공극에 존재하는 모세관수는 수화에 소모되고 남는 물은 모두 공극의 형성에 기여하므로 결국 NWC30은 수화잉여수가 부족한 조건이 모세관 공극의 감소를 의미하지만, NWC40의 경우 수화잉여수 중 모세관수가 NWC30보다 많음으로서 모세공극이 증가함을 나타낸다. 즉, NWC30의 경우 재령 경과에 따라 수화잉여수가 부족하지만 NWC40보다 공극량이 감소함으로서 일정한 습도가 유지되며, NWC40은 수화잉여수는 NWC30보다 많지만 상대적으로 공극량이 증가하게 되므로 시간에 따라 지속적으로 습도가 감소하는 것으로 판단된다. 한편 NWC50의 경우는 수분이동이 외부와 차단된 조건에서 겔공극의 포화, 모세관공극의 포화를 형성하기에 충분한 수화잉여수가 존재하여 자기건조에 의한 습도감소효과는 큰 영향을 받지 않는 것으로 생각된다.
즉, 경량골재를 사용한 배합에서도 물-결합재비가 낮을수록 정상상태가 느리게 도달하는 것으로 나타났으며, 이와 같이 나타난 수분 손실량에 대해 유효수분확산계수를 산정한 결과 LWC30은 3.68×10−6 kg/m-hr, LWC40은 5.06×10−6 kg/m-hr, LWC50은 6.16×10−6 kg/m-hr, NWC30은 2.30×10−6 kg/m-hr, NWC40은 3.43×10−6 kg/m-hr, NWC50은 5.84×10−6 kg/m-hr의 값을 나타내었다.
10에 나타낸 바와 같이 유효수분확산계수 산정에 필요한 수분의 정상상태 확인을 위해 시간에 따른 수분 손실량을 살펴보면, 일반 골재 배합인 NWC30, NWC40의 경우 약 50일 부근 이후부터 일정한 수분 손실량을 나타냈으며 NWC50은 약 30일 이후부터 일정한 경향을 나타내었다. 즉, 물-결합재비가 낮을수록 정상상태의 수분이동이 늦게 형성되며 높을수록 반대의 양상을 나타내었다. 경량골재를 사용한 LWC30, LWC40의 경우도 약 50일 부근에서 일정한 수분 손실 경향을 나타내었으며, LWC50의 경우 약 30일 이후 정상상태 흐름을 나타내었다.
일반적으로 점토, 혈암, 플라이애쉬 등을 원료로 하여 사용되고 있는 경량골재의 주요특성은 일반골재에 비해 크게 두 가지 차이점을 지닌다(Sideney, 2003). 첫 번째, 경량골재의 비중은 1.2~1.6으로서 일반골재 2.6~2.7의 약 40~60% 수준이며 이는 단위질량 1,600~2,000 knm/m3의 경량화를 가능하게 한다. 두 번째, 경량골재의 흡수율은 10~20%의 범위를 지니며 일반골재 흡수율 1% 내외의 비해 매우 큰 값을 나타낸다.
84×10−6 kg/m-hr의 값을 나타내었다. 측정된 유효수분확산계수는 물결합재비가 낮을수록 낮은 값을 나타내었으며 동일한 물-결합재비인 경우 일반골재를 사용한 배합이 경량골재를 사용한 배합보다 낮은 유효수분확산계수를 나타내었다. 이는 경량골재가 일반골재보다 공극을 다수 함유하고 있는 다공성이기 때문으로 판단된다.
후속연구
이는 큰 공극은 경량골재 자체공극으로 인해서 증가하며, 작은 공극은 경량 골재 사전흡수수에 의한 경량골재 콘크리트의 수화도 증진에 따른 결과로 유추할 수 있다. 따라서 향후 경량골재 콘크리트와 경량골재의 공극 분포와 결합수량 변화를 고려한 수화도 모델 설정에 관한 보다 세밀한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
구조 설계 및 시공 기술 발달에 따라 건설 구조물은 어떻게 변하고 있는가?
구조 설계 및 시공 기술 발달에 따라 건물, 교량 등 건설 구조물은 초고층화, 장대화, 세장화하고 있으며, 대형 구조물 건설을 위한 건설 재료도 고강도, 경량화하고 있다. 콘크리트의 경우도 이러한 흐름에 맞추어 경량골재의 적용을 위한 기술 개발이 활발히 이루어져 특수재료가 아닌 천연골재와 다름없는 일반 건설재료로 인식되고 있다(Rathby 등, 1981; Thomas 등, 2000; Thomas 등, 2001; ACI, 2003).
대형 구조물 건설을 위한 건설 재료는 어떤 특징이 있는가?
구조 설계 및 시공 기술 발달에 따라 건물, 교량 등 건설 구조물은 초고층화, 장대화, 세장화하고 있으며, 대형 구조물 건설을 위한 건설 재료도 고강도, 경량화하고 있다. 콘크리트의 경우도 이러한 흐름에 맞추어 경량골재의 적용을 위한 기술 개발이 활발히 이루어져 특수재료가 아닌 천연골재와 다름없는 일반 건설재료로 인식되고 있다(Rathby 등, 1981; Thomas 등, 2000; Thomas 등, 2001; ACI, 2003).
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