광물질 혼화재 사용 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제의 효과분석 Analysis of the Effect of Superplasticizer combined CASB on Ultra High Strength Mortar and Concrete Using Mineral Admixture원문보기
본 연구는 실리카퓸 사용 여부로 서로 다른 광물질 혼화재를 사용하는 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제를 적용함으로서 CASB의 효과를 분석하고자 실시한 것으로, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 굳지않은 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 모르타르의 미니 슬럼프 플로 및 콘크리트의 슬럼프 플로는 2성분계 배합의 경우에는 B2-CASB가 B2-PC 보다 CASB 혼입에 의한 점성증가에 기인하여 작게 나타났지만, 3성분계인 배합의 경우에는 B3-CASB가 B3-PC 보다 CASB의 입도분포 개선 효과로 구속수가 감소한 것에 기인하여 크게 나타났다. 공기량은 콘크리트 보다 특히, 모르타르의 경우 2성분계 보다 3성분계 결합재에서 PC보다 CASB에서 결합재간 공극 충전 효과에 기인하여 감소하는 경향이었다. 단, 단위용적질량은 공기량과 반비례의 경향으로 나타났다. 경화 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 압축강도는 2성분계 보다 3성분계 결합재에서, PC보다 CASB에서 높게 나타났는데, 이는 광물질 혼화재인 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산칼슘수화물로 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다. 이상을 종합하면 나노물질인 CASB를 고성능감수제와 화합하여 사용할 경우 실리카퓸 사용 3성분계 초고강도 모르타르 및 콘크리트의 유동성 및 강도 측면에서 품질향상이 가능할 것으로 사료된다.
본 연구는 실리카퓸 사용 여부로 서로 다른 광물질 혼화재를 사용하는 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제를 적용함으로서 CASB의 효과를 분석하고자 실시한 것으로, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 굳지않은 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 모르타르의 미니 슬럼프 플로 및 콘크리트의 슬럼프 플로는 2성분계 배합의 경우에는 B2-CASB가 B2-PC 보다 CASB 혼입에 의한 점성증가에 기인하여 작게 나타났지만, 3성분계인 배합의 경우에는 B3-CASB가 B3-PC 보다 CASB의 입도분포 개선 효과로 구속수가 감소한 것에 기인하여 크게 나타났다. 공기량은 콘크리트 보다 특히, 모르타르의 경우 2성분계 보다 3성분계 결합재에서 PC보다 CASB에서 결합재간 공극 충전 효과에 기인하여 감소하는 경향이었다. 단, 단위용적질량은 공기량과 반비례의 경향으로 나타났다. 경화 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 압축강도는 2성분계 보다 3성분계 결합재에서, PC보다 CASB에서 높게 나타났는데, 이는 광물질 혼화재인 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산칼슘수화물로 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다. 이상을 종합하면 나노물질인 CASB를 고성능감수제와 화합하여 사용할 경우 실리카퓸 사용 3성분계 초고강도 모르타르 및 콘크리트의 유동성 및 강도 측면에서 품질향상이 가능할 것으로 사료된다.
This study is performed to analyze the effects of CASB by applying the superplasticizer combined CASB on the ultra high strength mortar and concrete that uses different mineral admixture depending on whether the silica fume was used and the results are summarized below. From the characteristics of F...
This study is performed to analyze the effects of CASB by applying the superplasticizer combined CASB on the ultra high strength mortar and concrete that uses different mineral admixture depending on whether the silica fume was used and the results are summarized below. From the characteristics of Fresh mortar and concrete, the fluidity was lower in B2-CASB than B2-PC from the mixing of CASB and based on the viscosity of the mortar and concrete in the binary proportion but in the ternary proportion, B3-CASB showed a larger fluidity than B3-PC because of a reduction in the restriction level due to the effects of an improvement of particle size distribution. The compression strength was higher in ternary proportion than in binary proportion and higher in CASB than in PC from the characteristics of hardening mortar and concrete and this is analyzed as a result of increased minuteness from the calcium silicate hydrates produced from the pozzolan reaction of a mineral admixture, SF, and also the charging effects of capillary pore of CASB. Overall, when using the nanomaterial, CASB in combination with a superplasticizer, the fluidity and the strength aspects of the ternary proportion of ultra high strength mortar and concrete with silica fume may be improved to a higher quality.
This study is performed to analyze the effects of CASB by applying the superplasticizer combined CASB on the ultra high strength mortar and concrete that uses different mineral admixture depending on whether the silica fume was used and the results are summarized below. From the characteristics of Fresh mortar and concrete, the fluidity was lower in B2-CASB than B2-PC from the mixing of CASB and based on the viscosity of the mortar and concrete in the binary proportion but in the ternary proportion, B3-CASB showed a larger fluidity than B3-PC because of a reduction in the restriction level due to the effects of an improvement of particle size distribution. The compression strength was higher in ternary proportion than in binary proportion and higher in CASB than in PC from the characteristics of hardening mortar and concrete and this is analyzed as a result of increased minuteness from the calcium silicate hydrates produced from the pozzolan reaction of a mineral admixture, SF, and also the charging effects of capillary pore of CASB. Overall, when using the nanomaterial, CASB in combination with a superplasticizer, the fluidity and the strength aspects of the ternary proportion of ultra high strength mortar and concrete with silica fume may be improved to a higher quality.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러므로 본 연구에서는 실리카퓸 사용 여부로 서로 다른 광물질 혼화재를 사용하는 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제를 적용함으로서 CASB의 효과를 분석하고자 한다.
본 연구는 실리카퓸 사용 여부로 서로 다른 광물질 혼화재를 사용하는 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제를 적용함으로서 CASB의 효과를 분석하고자 실시한 것으로, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
실험사항으로 모르타르에서는 미니 슬럼프 플로, 미니 슬럼프 플로 250 mm 도달시간, 공기량, 단위용적질량 및 압축강도를 측정하는 것으로 하였고, 콘크리트에서는 슬럼프 플로, 슬럼프 플로 500 mm 도달시간, 공기량, 단위용적질량 및 압축강도를 측정하는 것으로 하였다.
즉, W/B는 80 MPa 급으로 설계되는 22.5 % 1수준에 대하여 결합재 및 화학 혼화제 종류를 표 1과 같이 2수준씩으로 변화시켜, 모르타르 및 콘크리트 총 8수준의 실험을 실시하는 것으로 계획하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 재료로서 시멘트는 국내산 T사의 1종 포틀랜드 시멘트, FA는 국내산 B화력발전소의 2종, SF은 중국산 E사의 Densified 제품을 사용하였는데, 그 물리‧화학적 특성은 Table 4∼6과 같다. 골재로서 잔골재는 국내산 평택산 세척사, 굵은 골재는 경남 김해산 20 mm 부순 굵은 골재를 사용하였는데, 그 물리적 성질은 Table 7~8과 같다. 혼화제는 국내산 폴리카본산계 고성능감수제와 CASB를 화합한 고성능감수제를 사용하였는데, 고성능 감수제의 물리적 특성 및 CASB 화합 고성능감수제의 배합사항은 Table 9 및 10과 같다.
본 실험에 사용한 재료로서 시멘트는 국내산 T사의 1종 포틀랜드 시멘트, FA는 국내산 B화력발전소의 2종, SF은 중국산 E사의 Densified 제품을 사용하였는데, 그 물리‧화학적 특성은 Table 4∼6과 같다.
이론/모형
모르타르 실험으로 모르타르의 혼합은 KS L 5109에 준하여 전동식 호바트(Hobart)믹서를 사용하였고, 모르타르의 미니 슬럼프 플로, 공기량 및 단위용적질량, 압축강도 시험은 KS F 2474, KS F 2409, KS L 5105 규정에 의거하여 실시하였다. 또한, 콘크리트 실험으로 콘크리트의 혼합은 강제식 팬타입 믹서를 사용하였고, 콘크리트의 슬럼프 플로, 공기량, 단위용적질량, 압축강도 시험은 KS F 2594, KS F 2421, KS F 2409, KS F 2405 규정에 의거하여 실시하였다.
모르타르 실험으로 모르타르의 혼합은 KS L 5109에 준하여 전동식 호바트(Hobart)믹서를 사용하였고, 모르타르의 미니 슬럼프 플로, 공기량 및 단위용적질량, 압축강도 시험은 KS F 2474, KS F 2409, KS L 5105 규정에 의거하여 실시하였다. 또한, 콘크리트 실험으로 콘크리트의 혼합은 강제식 팬타입 믹서를 사용하였고, 콘크리트의 슬럼프 플로, 공기량, 단위용적질량, 압축강도 시험은 KS F 2594, KS F 2421, KS F 2409, KS F 2405 규정에 의거하여 실시하였다.
성능/효과
1) 굳지않은 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 모르타르의 미니 슬럼프 플로 및 콘크리트의 슬럼프 플로는 2성분계 배합의 경우에는 B2-CASB가 B2-PC 보다 CASB 혼입에 의한 점성증가에 기인하여 작게 나타났지만, 3성분계인 배합의 경우에는 B3-CASB가 B3-PC 보다 CASB의 입도분포 개선 효과로 구속수가 감소한 것에 기인하여 크게 나타났다.
2) 공기량은 콘크리트 보다 특히, 모르타르의 경우 2성분계 보다 3성분계 결합재에서 PC보다 CASB에서 결합재간 공극 충전 효과에 기인하여 감소하는 경향이었다. 단, 단위용적질량은 공기량과 반비례의 경향으로 나타났다.
3) 경화 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 압축강도는 2성분계 보다 3성분계 결합재에서, PC보다 CASB에서 높게 나타났는데, 이는 광물질 혼화재인 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산칼슘수화물로 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다.
공기량은 약간의 변동은 있으나 2성분계 배합보다는 3성분계에서, PC 보다는 CASB의 경우에서 결합재간의 공극 충전 효과에 기인하여 감소하는 것으로 나타났다. 단, 단위용적질량은 공기량의 증감에 반비례하는 경향을 보였다.
또한, 단위용적질량은 공기량의 증감에 반비례하는 경향으로 나타났다.
2에서와 같이 CASB의 입도분포 개선 효과로 구속수가 감소한 것에 기인한 결과로 분석된다. 또한, 미니 슬럼프 플로 250 mm 도달 시간은 미니 슬럼프 플로치가 작을수록 지연되는 것으로 나타났다.
재령경과에 따른 압축강도는 모르타르의 압축강도와 유사한 경향으로 나타났다. 또한, 재령 28일 압축강도 발현율은 B2-PC 보다 B2-CASB가 약 16 %, B3-PC가 약 25 %, B3-CASB가 약 35 % 증진되게 나타났다.
재령경과에 따른 압축강도는 2성분계 배합보다 3성분계 배합이, PC보다 CASB가 높게 나타났다. 또한, 재령 28일 압축강도 발현율은 B2-PC 보다 B2-CASB가 약 17 %, B3-PC가 약 12 %, B3-CASB가 약 23 % 증진되는 것으로 나타났는데, 이는 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산 칼슘수화물로 모르타르의 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다.
모르타르의 미니 슬럼프 플로와 콘크리트의 슬럼프 플로간에는 직선적인 것으로 나타났는데, 그 상관계수는 0.963으로 높은 상관관계를 보였다.
모르타르의 압축강도와 콘크리트의 압축강도간에는 직선적인 관계로, 그 상관계수는 0.968로 높은 상관관계를 보였다.
재령경과에 따른 압축강도는 2성분계 배합보다 3성분계 배합이, PC보다 CASB가 높게 나타났다. 또한, 재령 28일 압축강도 발현율은 B2-PC 보다 B2-CASB가 약 17 %, B3-PC가 약 12 %, B3-CASB가 약 23 % 증진되는 것으로 나타났는데, 이는 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산 칼슘수화물로 모르타르의 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다.
전반적으로 모르타르의 미니 슬럼프 플로치가 콘크리트의 슬럼프 플로치보다 작은 것으로 나타났는데, 이는 미니 슬럼프 플로 및 슬럼프 플로 시험기의 용적 차이와 모르타르 및 콘크리트 배합의 고성능감수제 사용 비율 차이에 기인한 결과로 사료된다.
후속연구
최근에는 Amino 및 Silica와의 합성을 통해 Carbon Amino Silica Black(이하 CASB) 등의 제품으로 생산이 가능해져 이를 콘크리트에 활용할 때에 공극 충전 효과와 포졸란 반응에 의한 공극 구조의 개선으로 강도 증진이 가능할 것으로 사료된다. 또한, CASB는 Carbon black의 표면에 염기성을 부여함으로써 폴리카르본산계 고성능감수제와 산염기반응으로 CASB 화합 고성능감수제의 개발도 가능할 것으로 판단된다.
이상을 종합하면 나노물질인 CASB를 고성능감수제와 화합하여 사용할 경우 실리카퓸 사용 3성분계 초고강도 모르타르 및 콘크리트의 유동성 및 강도 측면에서 품질향상이 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트에서 결합재의 강도를 개선하는 방법에는 어떤 것이 있는가?
콘크리트를 초고강도화하기 위해서는 결합재의 강도를 개선하는 것이 무엇보다 중요하다. 즉, 결합재의 강도를 개선하는 방법으로는 고성능감수제를 사용하여 물결합재비 (이하 W/B)를 감소시키는 방법과 산업부산물인 고로슬래그 미분말(이하 BFS), 플라이애시(이하 FA), 실리카 퓸(이하 SF) 등의 광물질 혼화재와 나노물질의 충전재 등을 사용하여 콘크리트 내에서 70~80 % 비율을 차지하는 0.01~0.1μm 크기의 모세관 공극을 감소시키는 방법 등이 있다.
CASB는 Carbon black와 무엇의 합성으로 만들어지는가?
Carbon black은 합성수지 착색제, 잉크, 안료 및 도료 제조 시 검정색의 발현과 전극첨가제 및 태양열 흡수도료의 전기 전도도 향상 등을 위해 각종 산업에서 광범위하게 활용되고 있는 초미립 재료이다. 최근에는 Amino 및 Silica와의 합성을 통해 Carbon Amino Silica Black(이하 CASB) 등의 제품으로 생산이 가능해져 이를 콘크리트에 활용할 때에 공극 충전 효과와 포졸란 반응에 의한 공극 구조의 개선으로 강도 증진이 가능할 것으로 사료된다. 또한, CASB는 Carbon black의 표면에 염기성을 부여함으로써 폴리카르본산계 고성능감수제와 산염기반응으로 CASB 화합 고성능감수제의 개발도 가능할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.