[국내논문]혼화제 종류별로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시 특성 분석 Analysis of the Characteristics of Manufactured Concrete, according to the Type of Admixture used when Remixing and Placing it원문보기
최근 들어 경제성장과 산업기반 시설의 확충 등으로 인하여 타사의 레미콘을 종종 혼용 하는 경우가 있는데, 사용되는 혼화재료의 경우 제조회사별로 화학성분 및 첨가량의 차이가 있으므로 서로 다른 레미콘 제조회사의 콘크리트가 혼합되었을 시에 강도 저하 및 응결지연, 내구성 저하 등으로 인한 콘크리트의 성능 저하요인이 발생된다. 혼화제 종류별로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시의 성능 분석을 한 결과로서 먼저 슬럼프는 모든 콘크리트에서 목표슬럼프 값을 만족하였으며, 공기량 역시 모든 콘크리트에서 목표 공기량을 만족 하였다. 블리딩량 및 블리딩률의 경우 전반적으로 유기산계와 같이 혼합된 콘크리트에서 높은 블리딩량을 나타내었다. 조기재령의 압축강도는 Plain의 나프탈린계에서 가장 큰 강도발현 경향을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 5:5의 유기산계와 나프탈린계에서 가장 큰 압축 강도 발현 경향을 나타내었다. 표준재령의 경우 5:5의 재 혼합 콘크리트 중 나프탈린계+리그닌계를 혼합하였을 때 가장 큰 강도 발현 경향을 나타내었다. 인장강도 역시 압축강도와 유사한 경향을 나타내었다. 길이변화율은 전반적으로 Plain에 비하여 큰 건조수축 경향을 나타내었으며, 재 혼합콘크리트 7:3의 경우에 가장 큰 건조수축경향을 나타내었다. SEM사진 분석결과 재혼합 콘크리트에서 더 많은 미세공극들이 발견되었다. 결과적으로 한 종류의 레미콘을 이용하여 타설하였을 경우 보다 혼합사용 하였을 경우 응결지연 및 초기강도 저하현상이 나타나고, 더 큰 건조 수축 경향을 나타내어 일부 혼화제를 선별하여 혼합 사용하는 경우를 제외하고는 가능한 동일한 혼화제를 사용해야 할 것으로 판단된다.
최근 들어 경제성장과 산업기반 시설의 확충 등으로 인하여 타사의 레미콘을 종종 혼용 하는 경우가 있는데, 사용되는 혼화재료의 경우 제조회사별로 화학성분 및 첨가량의 차이가 있으므로 서로 다른 레미콘 제조회사의 콘크리트가 혼합되었을 시에 강도 저하 및 응결지연, 내구성 저하 등으로 인한 콘크리트의 성능 저하요인이 발생된다. 혼화제 종류별로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시의 성능 분석을 한 결과로서 먼저 슬럼프는 모든 콘크리트에서 목표슬럼프 값을 만족하였으며, 공기량 역시 모든 콘크리트에서 목표 공기량을 만족 하였다. 블리딩량 및 블리딩률의 경우 전반적으로 유기산계와 같이 혼합된 콘크리트에서 높은 블리딩량을 나타내었다. 조기재령의 압축강도는 Plain의 나프탈린계에서 가장 큰 강도발현 경향을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 5:5의 유기산계와 나프탈린계에서 가장 큰 압축 강도 발현 경향을 나타내었다. 표준재령의 경우 5:5의 재 혼합 콘크리트 중 나프탈린계+리그닌계를 혼합하였을 때 가장 큰 강도 발현 경향을 나타내었다. 인장강도 역시 압축강도와 유사한 경향을 나타내었다. 길이변화율은 전반적으로 Plain에 비하여 큰 건조수축 경향을 나타내었으며, 재 혼합콘크리트 7:3의 경우에 가장 큰 건조수축경향을 나타내었다. SEM사진 분석결과 재혼합 콘크리트에서 더 많은 미세공극들이 발견되었다. 결과적으로 한 종류의 레미콘을 이용하여 타설하였을 경우 보다 혼합사용 하였을 경우 응결지연 및 초기강도 저하현상이 나타나고, 더 큰 건조 수축 경향을 나타내어 일부 혼화제를 선별하여 혼합 사용하는 경우를 제외하고는 가능한 동일한 혼화제를 사용해야 할 것으로 판단된다.
In recent years, the demand for the development of high quality and cost effective materials, as well as the competition to ensure a diverse and sufficient amount of ready-mixed concrete, has been increasing rapidly. In this experiment, concretes made with different admixtures are blended with each ...
In recent years, the demand for the development of high quality and cost effective materials, as well as the competition to ensure a diverse and sufficient amount of ready-mixed concrete, has been increasing rapidly. In this experiment, concretes made with different admixtures are blended with each other in different combinations and ratios, in order to identify potential problems. The first test was a slump level test, in which all of the concretes met the required numbers, as they also did in the test for air content. Plain organic acid concrete scored the highest in bleeding amount, but organic acid mix in general showed a similar outcome. In the early measurement of compressive strength, plain naphthalene concrete was the strongest. Of the blends, the 5:5 mix of organic acid and naphthalene was the strongest. In the standard measurement, the 5:5 mix of naphthalene and lignin was the strongest. Tensile strength tests revealed similar results. Length change rate proved to be greater in blended concrete than in plain concrete, and dry shrinkage rate was highest in the 7:3 ratio blends. Through SEM photo analysis, it was confirmed that the 7:3 ratio blends contained more micro-voids. In conclusion, with the exception of a specific few combinations, it was found that the blending of different types of concrete is undesirable due to the delayed coagulation time as well as the early decrease in strength.
In recent years, the demand for the development of high quality and cost effective materials, as well as the competition to ensure a diverse and sufficient amount of ready-mixed concrete, has been increasing rapidly. In this experiment, concretes made with different admixtures are blended with each other in different combinations and ratios, in order to identify potential problems. The first test was a slump level test, in which all of the concretes met the required numbers, as they also did in the test for air content. Plain organic acid concrete scored the highest in bleeding amount, but organic acid mix in general showed a similar outcome. In the early measurement of compressive strength, plain naphthalene concrete was the strongest. Of the blends, the 5:5 mix of organic acid and naphthalene was the strongest. In the standard measurement, the 5:5 mix of naphthalene and lignin was the strongest. Tensile strength tests revealed similar results. Length change rate proved to be greater in blended concrete than in plain concrete, and dry shrinkage rate was highest in the 7:3 ratio blends. Through SEM photo analysis, it was confirmed that the 7:3 ratio blends contained more micro-voids. In conclusion, with the exception of a specific few combinations, it was found that the blending of different types of concrete is undesirable due to the delayed coagulation time as well as the early decrease in strength.
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문제 정의
그러므로 고성능 감수제인 유기산계, 나프탈린계, 리그닌계1)의 혼화제를 이용하여 제조된 콘크리트를 다시 팬믹서를 이용하여 재 혼합하였을 경우 콘크리트에 미치는 영향을 비교 분석 함으로서 혼합 사용된 콘크리트의 특성을 파악하고자 함이 본 연구의 목적이다.
제안 방법
굳지 않은 콘크리트의 슬럼프(KS F 2402), 공기량 및 단위용적질량(KS F 2409, KS F 2421), 블리딩량(KS F 2414), 응결시간(KS F 2436)은 해당 규정에 따라 실시한다. 경화 콘크리트의 특성으로 압축강도 시험(KS F 2405)과, 인장강도 시험(KS F 2423), 길이변화율(KS F 2424)은 KS에 준하여 실시하고, SEM촬영을 실시하여 결과를 분석하도록 한다.
본 실험에서 Plain의 경우 먼저 혼화제 3종 각각을 첨가한 콘크리트를 혼합한 뒤 배출하였고, 배출된 혼화제의 종류 및 첨가량별 2종류의 콘크리트를 다시 강제식 팬믹서에 넣어 60초간 재혼합 하여 실험에 이용토록 한다. 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프(KS F 2402), 공기량 및 단위용적질량(KS F 2409, KS F 2421), 블리딩량(KS F 2414), 응결시간(KS F 2436)은 해당 규정에 따라 실시한다.
본 연구에서는 고성능 감수제인 유기산계(OS), 나프탈린계(NS), 리그닌계(LS)의 혼화제로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시의 콘크리트의 제반 성상을 비교 분석한 실험연구 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
국내 S사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하며 물리적 성질은 Table 2와 같고, 잔골재는 충북 충주 일원의 강모래와 굵은 골재는 최대치수 20mm의 부순 골재를 사용한다. 물리적 성질은 Table 3과 같고, 혼화제의 조성 성분은 Table 4와 같다.
본 연구는 혼화제 주성분 변화에 따른 첨가량의 변화를 주어 제조된 콘크리트를 다시 3:7, 5:5, 7:3의 비율로 재 혼합된 콘크리트의 특성에 미치는 영향을 파악하기위한 실험적 연구로서 연구 범위는 Table 1과 같다.
이론/모형
본 실험에서 Plain의 경우 먼저 혼화제 3종 각각을 첨가한 콘크리트를 혼합한 뒤 배출하였고, 배출된 혼화제의 종류 및 첨가량별 2종류의 콘크리트를 다시 강제식 팬믹서에 넣어 60초간 재혼합 하여 실험에 이용토록 한다. 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프(KS F 2402), 공기량 및 단위용적질량(KS F 2409, KS F 2421), 블리딩량(KS F 2414), 응결시간(KS F 2436)은 해당 규정에 따라 실시한다. 경화 콘크리트의 특성으로 압축강도 시험(KS F 2405)과, 인장강도 시험(KS F 2423), 길이변화율(KS F 2424)은 KS에 준하여 실시하고, SEM촬영을 실시하여 결과를 분석하도록 한다.
성능/효과
3:7배합의 길이변화율은 Plain의 콘크리트에서 LS를 제외한 OS 및 NS에서 가장 작게 나타내었고, 혼화제 종류별 재 혼합 콘크리트에서는 OS+LS를 혼합한 콘크리트에서 가장 크게 나타내었으며, 전반적으로 LS Plain과 OS+LS의 재 혼합 콘크리트에서 가장 큰 건조수축율을 나타내었다.
조기재령의 압축강도에서 재 혼합 콘크리트 3:7의 경우 Plain의 강도 발현경향과 유사한 강도 발현경향을 나타내었다. 5:5의 재 혼합 콘크리에서 조기재령의 경우 Plain의 NS에 비해서는 낮은 강도 발현 경향을 나타내었지만, OS와 LS에 비해서는 비교적 높은 강도 발현 경향을 나타내었고, 7:3의 경우 전반적으로 Plain보다 낮은 강도 발현 경향을 나타내었다. 표준 재령인 28일의 압축강도에서도 역시 NS가 Plain 3종 중에서 가장 높은 압축 강도 발현경향을 나타내었고, 재 혼합된 콘크리트의 경우 NS+LS가 5:5의 재 혼합 콘크리트에서 27.
5:5의 콘크리트 역시 Plain에 비하여 초결 및 종결이 늦는 것으로 나타났으며, 그 중 OS와 NS가 초결은 9시간 종결은 13시간으로 가장 빠른 것으로 나타났고 OS+LS계에서 초결이 11시간 종결이 15시간으로 가장 지연되었다.
7:3의 경우는 Plain의 3종 보다 재 혼합된 모든 콘크리트에서 큰 건조수축율을 나타내었는데, 그 중 OS+NS에서 7일 이후의 기중 양생시에 가장 큰 건조 수축율을 나타내었다.
NS+LS를 혼합 시 공극이 가장 적고, 수화반응이 잘 일어났으며, OS+LS의 경우가 다음으로 공극이 적은 것으로 나타났다. OS+NS의 사진은 공극이 다소 적은데 이는 미수화 입자에 의한 수화반응의 생성이 원할 하지 못한 것으로 판단된다.
SEM사진 촬영결과 전반적으로 Plain 3종의 콘크리트에 비해 재 혼합 콘크리트의 일부 단면에서 미세 공극이 다수 존재하며 수화반응에 의한 생성이 원활하지 못하여 강도발현에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
결과적으로 한 종류의 혼화제를 이용한 콘크리트를 사용하였을 경우보다 서로 다른 혼화제를 사용한 콘크리트를 혼합하여 사용한 경우 일부 콘코리트에서 응결지연 및 강도 저하현상이 나타나고, 큰 건조 수축 경향을 나타내어 일부 혼화제를 선별하여 사용하거나 한 종류의 혼화제만을 사용하여 제조된 콘크리트를 사용해야 할 것으로 판단된다.
공기함유량은 모든 혼합콘크리트에서 목표 공기량인 4.5±1.5를 만족하는 것으로 나타났다.
단위용적질량은 혼화제 종류별 Plain의 경우 LS가 가장 작은 단위용적질량을 나타내었고, 5:5의 재 혼합 콘크리트에서 NS+LS를 혼합한 콘크리트에서 가장 큰 단위용적질량을 나타내었으며, 같은 혼화제 첨가비율 중 OS+LS를 혼합한 콘크리트에서 가장 작은 단위용적질량을 나타내었다.
블리딩량의 경우 OS의 Plain에서 가장 큰 블리딩량을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 전반적으로 OS가 같이 혼합된 콘크리트의 경우 OS가 혼합되지 않은 콘크리트에 비하여 높은 블리딩량을 나타내었다. 모든 재 혼합 콘크리트 중 혼화제 혼합비율 5:5의 콘크리트에서 전반적으로 적은 양의 블리딩량을 나타내었다.
블리딩량의 경우 OS의 Plain에서 가장 큰 블리딩량을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 전반적으로 OS가 같이 혼합된 콘크리트의 경우 OS가 혼합되지 않은 콘크리트에 비하여 높은 블리딩량을 나타내었다. 모든 재 혼합 콘크리트 중 혼화제 혼합비율 5:5의 콘크리트에서 전반적으로 적은 양의 블리딩량을 나타내었다.
재 혼합 7:3의 콘크리트에서는 전반적으로 다수의 미세공극을 나타내어 수화반응이 원활하지 못한 것으로 판단되며, Plain을 포함한 재 혼합 콘크리트 중 가장 낮은 강도 발현경향을 나타내 미세 공극들이 다수 존재함에 따라 강도에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
재 혼합 콘크리트 5:5의 경우 재령 1일의 압축강도는 3:7의 경우와는 반대의 경향으로 Plain 3종류의 콘크리트보다 재 혼합된 콘크리트의 압축강도 발현률이 양호하게 나타났으며, 재 혼합된 콘크리트에서 Plain의 NS 보다는 다소 작은 강도발현 경향을 나타내었다.
재 혼합된 콘크리트 3:7의 경우 초기재령 1일의 압축강도는 Plain의 OS와 NS가 재 혼합 콘크리트의 경우보다 높은 것으로 나타났으며, 혼화제 종류별로 재 혼합된 콘크리트의 강도는 LS와 같거나 다소 높은 강도 발현경향으로 나타났다. 재령 3일의 경우는 오히려 재 혼합된 모든 콘크리트의 경우가 Plain의 3종류 보다 2∼5MPa정도 높은 강도 발현을 나타내었고, 재령 7일에서는 Plain의 NS을 제외한 재 혼합된 콘크리트에서 약간 높은 강도발현경향을 나타내었다.
재 혼합된 콘크리트 5:5의 경우는 NS+OS를 혼합한 콘크리트에서 가장 큰 건조 수축 경향을 나타내었고, 나머지 재 혼합된 콘크리트인 OS+NS와 OS+LS에서 Plain의 LS 보다도 작은 건조수축율의 경향을 나타내었다.
슬럼프 치는 OS, NS, LS의 Plain이 목표 슬럼프치인 150±10mm를 만족하는 수준으로 나타났다. 재 혼합된 콘크리트는 전반적으로 OS와 NS를 혼합한 콘크리트에서 가장 큰 유동성을 나타내고 있으며, OS와 LS의 첨가율 5:5에서 110mm의 슬럼프 값을 나타내어 모든 혼화제 종류 및 재 혼합 콘크리트의 첨가율에서 가장 작은 유동성을 나타내었다.
재령 1일째 재 혼합된 콘크리트 7:3배합의 경우는 전반적으로 Plain과 유사한 강도 발현 경향을 나타내었지만, 재령 3일의 경우는 Plain에 비하여 다소 낮은 압축강도 발현 경향을 나타내었고, 재령 7일의 경우에는 전반적으로 Plain의 압축강도보다도 다소 불량한 강도 발현 경향을 나타내었으며 그 중에서도 OS와 LS의 재 혼합 콘크리트가 13.44MPa로 가장 낮은 강도 발현 경향을 나타내었다.
전반적으로 Plain콘크리트 보다 재 혼합 콘크리트의 경우에서 더 큰 건조수축 경향을 나타내었는데 재 혼합 콘크리트 7:3의 콘크리트는 모든 Plain 비하여 더 큰 건조 수축 경향을 나타내었다.
전반적으로 모든 재 혼합 콘크리트의 경우 Plain에 비하여 평균적으로 1∼3시간 정도 늦은 초결 및 종결 현상을 나타내었는데, 7:3의 경우 초결은 2∼3시간, 종결은 2∼5시간 정도로 가장 지연되는 양상을 나타내었다.
조기재령 및 표준재령에서의 인장 강도는 전반적으로 압축강도 발현 경향과 유사하게 나타났고, 압축강도에 대한 인장강도의 발현율은 1/8∼1/12정도의 발현율을 나타내었다.
표준 재령 28일의 인장강도 발현 경향도 전반적으로 압축강도와 유사하게 나타났는데 Plain에서 NS가 3.28 MPa로 가장 양호하고 다음으로 OS, LS의 순으로 강도 발현을 나타내었고, 재 혼합 콘크리트에서는 5:5배합의 NS+LS에서 3.13MPa로 가장 크고 다음으로 3:7배합의 NS+LS 3.01MPa, 5:5배합의 OS+NS 2.97MPa 순으로 인장강도발현 경향이 양호하게 나타났다.
혼화제 종류별 Plain의 경우는 목표 공기량인 4.5±1.5를 만족하는 것으로 나타났고, 모든 혼화제 종류별로 재 혼합된 콘크리트의 모든 첨가율에서는 KS기준에 만족하는 양호한 공기함유량을 나타내었다.
09cm3/cm2로 OS의 약 절반에 가까운 블리딩량을 나타내었다. 혼화제 종류별 재 혼합 콘크리트에서는 전반적으로 OS가 같이 혼합된 콘크리트의 경우 OS가 혼합되지 않은 콘크리트에 비하여 높은 블리딩량을 나타내었는데, 재 혼합된 콘크리트의 7:3첨가비율에서 OS와 LS를 혼합하였을 경우에 0.18cm3/cm2로 가장 높은 블리딩량을 나타내었다.
혼화제 종류별 재 혼합 콘크리트의 경우는 OS+NS가 초결 및 종결의 경우 각각 9, 13시간으로 가장 빨랐으며, OS+LS과 NS+LS에서 초결은 10시간으로 같은 시간대에 이루어 졌지만 종결은 OS+LS에서 30분정도 더 늦게 종결되었다.
혼화제 종류별 재 혼합된 콘크리트 7:3은 재령 1일과 3일에서는 Plain보다 다소 양호하게 나타났다. 재령 7일에서는 OS+NS을 제외하고는 다소 불리한 강도발현 경향을 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
혼화제 종류별 재 혼합 콘크리트 7:3의 경우 전반적으로 3:7, 5:5의재 혼합 콘크리트와 비교하였을 때 초결과 종결은 각각 어느정도 지연되는 것으로 나타났는가?
혼화제 종류별 재 혼합 콘크리트 7:3의 경우 전반적으로 3:7, 5:5의재 혼합 콘크리트와 비교하였을 때 가장 늦은 초결 및 종결시간을 나타내었다. 초결은 1∼3시간정도, 종결은 2∼5시간정도 지연되는 것으로 나타났다.
콘크리트의 성능 저하요인이 발생하는 이유는 무엇인가?
최근 들어 경제성장과 산업기반 시설의 확충 등으로 인하여 타사의 레미콘을 종종 혼용 하는 경우가 있는데, 사용되는 혼화재료의 경우 제조회사별로 화학성분 및 첨가량의 차이가 있으므로 서로 다른 레미콘 제조회사의 콘크리트가 혼합되었을 시에 강도 저하 및 응결지연, 내구성 저하 등으로 인한 콘크리트의 성능 저하요인이 발생된다. 혼화제 종류별로 제조된 콘크리트의 재 혼합 타설시의 성능 분석을 한 결과로서 먼저 슬럼프는 모든 콘크리트에서 목표슬럼프 값을 만족하였으며, 공기량 역시 모든 콘크리트에서 목표 공기량을 만족 하였다.
성능이 보다 우수하고 경제성이 높으면서 시공성이 편리하고, 내구성이 향상된 고품질의 콘크리트가 절실히 요구되는 배경은 무엇인가?
최근 들어 경제성장과 산업기반 시설의 확충 등으로 인하여 건설물량이 급증하고 있고, 이에 따른 구조물의 규모도 대형화, 초고층화, 특수화 되어감에 따라 성능이 보다 우수하고 경제성이 높으면서 시공성이 편리하고, 내구성이 향상된 고품질의 콘크리트가 절실히 요구되고 있는 실정이다[1].
참고문헌 (8)
Byeon GJ, Admixture, Korea Ready-mixed Concrete Industry Association, 1990.
Han CG, Ready-mixed Concrete Guide, Kimundang Publishing, 2006.
Conference proceedings of Architectural Institute of Korea, 2003;95-102,
Mun HY, Construction Materials Engineering, Dong Myeong Publishing, 1995. p.85-126
Ministry of Construction and Transportation, Concrete Standard Specification, 2000
Korea Concrete Institute, Concrete Admixture, Kimundang Publishing, 1997, p.28-89
Kim JH, Yun JH, Air-entraining Agent and Water-reducing Agent, Journal of Korea Concrete Institute 1996:8(2):1018-1415
ASTM, Symposium on Effect of Water-Reducing Admixtures and 17. Set-Retarding Admixtures on Properties of Concrete, STP-266, 1960
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