선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 일반적으로 강도와 내구성과는 밀접한 상관관계가 있다고 하지만, 초기에 동결을 받은 경우에는 콘크리트의 공극조직이 변하기 때문에 양자에 상관이 없을 가능성도 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트의 내구성능 중에서 특히 동절기에 중요시되는 동결융해 저항성에 대해 주목하여 초기동해를 받은 콘크리트에 대해서 압축강도와 동결융해 저항성을 병행하여 평가하였다.
- 본 연구에서 초기동해를 받은 고로슬래그를 다량으로 혼입한 콘크리트의 압축강도, 동결융해 저항성 및 공극분포에 대한 검토하였으며, 그 결과를 정리하면 다음과 같다.
- 본 연구에서 초기동해에 의한 콘크리트의 성능 저하의 원인을 검토하기 위하여 콘크리트의 공극분포를 조사했다. 시험은 초기동해의 영향이 현저하게 나타난 -20℃에서 12 시간 동결을 받은 배합 BS4000-70에 대해서 실시하였다.
- 이상으로부터 이 연구에 있어서는 동절기에 타설한 고로슬래그를 다량으로 혼입한 콘크리트가 초기재령에서 예기치 않은 기상변화 또는 부주의에 의해 동결을 받은 경우를 상정하여 초기동해가 강도발현과 동결융해 저항성에 미치는 영향에 대해 비교‧ 검토하였다.
제안 방법
- 공극분포는 재령 7일, 35일, 91일에서 수은압입식 포로시메타로 측정하였다. 측정용 시료는 콘크리트의 원주공시체로부터 5 mm 정도의 크기로 절단하여 1일 정도 아세톤에 넣어 수화를 정지시킨 다음 40℃에서 20시간 이상 진공건조를 실시한 후에 공극분포 측정에 사용하였다.
- 동결융해시험은 100×100×400 mm 각주 공시체로 재령 35일까지 소정의 양생을 실시하여 콘크리트 공시체를 20℃에서 2일간 침수시킨 다음에 KS F 2456의 수중동결수 중융해방법에 준하여 실시하였다. 동결융해시험의 온도범위는 공시체 중심온도를 -18.7℃ ~ +5℃로 하고 1사이클의 시간은 3시간 20분으로 하였으며 30사이클마다 일차공명 진동수와 공시체 질량을 300사이클까지 측정하여 상대동 탄성계수 및 질량변화율을 구하였다.
- 본 연구에서 초기동해에 의한 콘크리트의 성능 저하의 원인을 검토하기 위하여 콘크리트의 공극분포를 조사했다. 시험은 초기동해의 영향이 현저하게 나타난 -20℃에서 12 시간 동결을 받은 배합 BS4000-70에 대해서 실시하였다. 초기동해 유무가 전체 공극량에 미치는 영향을 Fig.
- 아직 굳지 않은 콘크리트의 특성으로서 슬럼프 플로우값은 650±50 mm, 공기량은 4.5±0.5%을 만족하도록 하였다.
대상 데이터
- Table 3에 콘크리트의 배합을 나타내었으며, 타설 시 다짐이 필요하지 않은 고유동 콘크리트를 대상으로 하였다. 물-결합재비는 0.
- 실험에 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)이며, 고로슬래그(BFS)는 비표면적 4,150㎠/g, 8,240㎠/g 2종류를 사용하였으며, 이들의 물리․화학적 성질은 Table 1과 같다. 굵은골재는 최대치수 20mm인 부순돌을 사용하였고, 잔골재는 부순모래를 사용하였으며 그 특성은 Table 2와 같다. 고성능감수제는 폴리카르본산계를 사용하였고, AE제는 카르본산계를 사용하였다.
- 실험에 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)이며, 고로슬래그(BFS)는 비표면적 4,150㎠/g, 8,240㎠/g 2종류를 사용하였으며, 이들의 물리․화학적 성질은 Table 1과 같다. 굵은골재는 최대치수 20mm인 부순돌을 사용하였고, 잔골재는 부순모래를 사용하였으며 그 특성은 Table 2와 같다.
- 측정용 시료는 콘크리트의 원주공시체로부터 5 mm 정도의 크기로 절단하여 1일 정도 아세톤에 넣어 수화를 정지시킨 다음 40℃에서 20시간 이상 진공건조를 실시한 후에 공극분포 측정에 사용하였다.
이론/모형
- 굵은골재는 최대치수 20mm인 부순돌을 사용하였고, 잔골재는 부순모래를 사용하였으며 그 특성은 Table 2와 같다. 고성능감수제는 폴리카르본산계를 사용하였고, AE제는 카르본산계를 사용하였다.
- 동결융해시험은 100×100×400 mm 각주 공시체로 재령 35일까지 소정의 양생을 실시하여 콘크리트 공시체를 20℃에서 2일간 침수시킨 다음에 KS F 2456의 수중동결수 중융해방법에 준하여 실시하였다.
- 압축강도는 φ100×200 mm 원주 공시체를 제작한 후 소정의 양생을 실시한 다음 재령 7일, 35일, 91일에 KS F 2405에 준하여 측정하였으며, 압축강도 값은 공시체 3개의 평균값이다
성능/효과
- 1) 초기동해를 받은 고로슬래그를 다량으로 혼입한 콘크리트는 비표면적 및 치환율에 관계없이 초기동해를 받지 않은 콘크리트에 비해 압축강도와 동결융해 저항성 모두 크게 저하된다. 또한 초기동결 시간이 길수록, 초기동결 온도가 낮을수록 콘크리트의 성능이 더욱 저하되며, 초기동결 정도가 콘크리트 성능 저하에 미치는 영향은 압축 강도보다 동결융해 저항성이 더욱 큰 것으로 나타났다.
- 2) 고로슬래그를 다량 혼입한 콘크리트는 고로슬래그를 혼입하지 않은 콘크리트보다 초기동해의 영향에 의해 성능 저하가 크며, 특히 동결융해 저항성 저하가 현저하게 나타났다.
- 3) 초기동해를 받은 고로슬래그 다량 혼입 콘크리트는 초기동해를 받지 않은 콘크리트보다 전체 공극량 및 0.01 ㎛ 이상의 모세관공극에 상당하는 공극량이 증가하는 데 이런 결과가 초기동해를 받은 콘크리트 성능 저하와 밀접한 관계가 있을 것으로 판단된다.
- 2는 초기동해를 받지 않고 7일 동안 밀봉양생을 실시한 5S의 압축강도 결과이다. 고로슬래그를 사용한 콘크리트는 비표면적 및 치환율에 관계없이 고로슬래그를 사용하지 않은 BS00에 비해 압축강도가 크게 낮은 것으로 나타났다. 고로슬래그의 혼입률이 높을수록 그리고 비표면적이 낮을수록 강도발현이 저하되고, 특히 5℃ 양생을 실시한 재령 7일까지 강도의 저하가 더욱 큰 것으로 나타났다.
- 초기동해를 받은 F5S는 초기동해를 받지 않은 5S에 비하여 동결정도 및 배합에 상관없이 압축강도가 크게 저하되고 있다. 고로슬래그의 혼입률 및 비표면적에 따라 초기동해를 받은 후 강도발현의 차이가 있는 것으로 나타났다. 동일한 비표면적 4000급을 사용한 경우에는 고로슬래그의 혼입률이 많은 배합인 BS4000-70이 배합 BS4000-50에 비해 강도발현이 증가되어 점차 초기동해의 영향에 의한 강도저하가 감소되는 것으로 나타났다.
- 고로슬래그를 사용한 콘크리트는 비표면적 및 치환율에 관계없이 고로슬래그를 사용하지 않은 BS00에 비해 압축강도가 크게 낮은 것으로 나타났다. 고로슬래그의 혼입률이 높을수록 그리고 비표면적이 낮을수록 강도발현이 저하되고, 특히 5℃ 양생을 실시한 재령 7일까지 강도의 저하가 더욱 큰 것으로 나타났다. 이런 결과로부터 고로슬래그를 다량 혼입한 콘크리트는 겨울철에 타설할 경우, 강도발현 저하로 초기동해를 받을 위험성이 높다는 것을 알 수 있다.
- 이런 결과로부터 고로슬래그를 다량 혼입한 콘크리트는 겨울철에 타설할 경우, 강도발현 저하로 초기동해를 받을 위험성이 높다는 것을 알 수 있다. 그리고 BS00은 수중양생(Fig. 2에서 재령 28일에서 검은 마크)와 밀봉양생과의 차이가 크지 않으나, 고로슬래그 다량 혼입 콘크리트는 양생조건에 따라 강도의 차이가 크게 나타났다.
- 동일한 비표면적 4000급을 사용한 경우에는 고로슬래그의 혼입률이 많은 배합인 BS4000-70이 배합 BS4000-50에 비해 강도발현이 증가되어 점차 초기동해의 영향에 의한 강도저하가 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 동일한 고로슬래그의 혼입률 50%를 사용한 배합 중에서 비표면적의 차이에 따른 영향을 비교해보면, 배합 BS4000-50이 배합 BS8000-50에 비해 재령이 증가함에 따라 강도증진이 커져 초기동해의 영향이 작아지는 것으로 나타났다.
- 고로슬래그를 혼입한 콘크 리트 중에서 배합 BS4000 -70는 초기동결 조건에 관계없이 동결융해 사이클 처음부터 상대동탄성계수가 저하되어 300사이클에서 -10℃12hrs의 동결조건은 60% 정도, -10℃ 24hrs의 동결조건은 24% 정도, -20℃12시간hrs의 동결조건은 36% 정도로 동결융해 저항성이 가장 많이 저하되는 것으로 나타났다. 그리고 배합 BS4000-50은 300사이클에서 10℃12hrs의 동결조건은 73% 정도, -10℃24hrs의 동결조건은 56% 정도, -20℃12hrs의 동결조건은 63% 정도, 배합 BS8000-50은 -10℃12hrs의 동결조건은 88% 정도, -10℃ 24hrs의 동결조건은 73% 정도, -20℃12hrs의 동결조건은 80% 정도로 상대동탄성계수가 저하되는 것으로 나타났다.
- 고로슬래그의 혼입률 및 비표면적에 따라 초기동해를 받은 후 강도발현의 차이가 있는 것으로 나타났다. 동일한 비표면적 4000급을 사용한 경우에는 고로슬래그의 혼입률이 많은 배합인 BS4000-70이 배합 BS4000-50에 비해 강도발현이 증가되어 점차 초기동해의 영향에 의한 강도저하가 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 동일한 고로슬래그의 혼입률 50%를 사용한 배합 중에서 비표면적의 차이에 따른 영향을 비교해보면, 배합 BS4000-50이 배합 BS8000-50에 비해 재령이 증가함에 따라 강도증진이 커져 초기동해의 영향이 작아지는 것으로 나타났다.
- 1 ㎛의 비교적 큰 모세관 공극이 증가된 것으로 추정된다. 또한 F5S는 재령 35일과 재령 91일 사이에 있어 0.01 ~ 0.1 ㎛의 공 극량이 각각 0.053 ml/g와 0.049 ml/g으로 별로 변하지 않는 것으로 보아 이 공극은 91일 이후에도 크게 변하지 않을 것으로 예상된다.
- 1) 초기동해를 받은 고로슬래그를 다량으로 혼입한 콘크리트는 비표면적 및 치환율에 관계없이 초기동해를 받지 않은 콘크리트에 비해 압축강도와 동결융해 저항성 모두 크게 저하된다. 또한 초기동결 시간이 길수록, 초기동결 온도가 낮을수록 콘크리트의 성능이 더욱 저하되며, 초기동결 정도가 콘크리트 성능 저하에 미치는 영향은 압축 강도보다 동결융해 저항성이 더욱 큰 것으로 나타났다.
- 3은 초기동해를 받지 않고 7일 동안 밀봉양생을 실시한 5S와 28일 동안 표준양생을 실시한 동결융해 저항성 결과이다. 양생방법 및 배합에 관계없이 동결융해 실험 종 료시점인 300사이클까지 상대동탄성계수가 거의 100%로 동결융해 저항성이 매우 우수한 것으로 나타났다. 고로슬래그를 혼입한 콘크리트는 양생을 충분히 실시하면 고로슬래그를 혼입하지 않은 일반콘크리트와 비교하여 동등이상의 동결융해 저항성을 가지는 것으로 알려져 있다6,14,16).
- . 이 연구로부터 초기동해를 받은 콘크리트는 전체 공극량과 0.01 ㎛ 이상의 공극량이 증가하는 것을 알았다. 즉 초기 동해에 의해 콘크리트의 강도가 저하되는 것은 주로 0.
- 일반적으로 콘크리트가 아직 굳지 않은 상태에서 동결을 받는 경우에는 콘크리트 중의 수분이 동결되어 융해 후에 공극을 남기는 것으로 알려지고 있다10,17,18). 이 연구의 결과로부터 이 공극은 0.1 ㎛ 이상의 큰 공극이라고 추정되며, 그 후에 수화반응으로 인해서 생성되는 수화물로 그 공극을 메움으로써 결과적으로 0.01 ~ 0.1 ㎛의 비교적 큰 모세관 공극이 증가된 것으로 추정된다. 또한 F5S는 재령 35일과 재령 91일 사이에 있어 0.
- 이상의 결과로부터 고로슬래그를 다량 혼입한 콘크리트가 초기동해를 받는 경우에는 비표면적이 낮을수록 혼입률이 많을수록 동결융해 저항성이 저하되는 것으로 나타났다. 이것은 동결융해 실험을 시작할 때 강도 차이와 콘크리트 조직의 치밀함 차이에 의한 영향 등이 작용했기 때문으로 판단된다.
- 초기 동결조건의 차이에 의한 영향을 분석한 결과, 모든 배합에서 -10℃12hrs의 동결조건에 비해 -10℃24hrs의 동결조건과 -20℃12hrs의 동결조건이 압축강도 저하가 큰 것으로 나타났다. 특히 BS4000-70 배합이 다른 배합에 비해 초기 동결 조건에 따라 강도발현이 크게 차이는 것으로 나타났다.
- 8은 초기동결 정도 및 배합에 따른 동결융해 작용에 의한 질량변화율 결과이다. 초기동해를 받지 않은 5S는 배합에 상관없이 질량변화율은 0.5% 이하로 상당히 작았으나, 초기동해를 받은 콘크리트는 배합 및 동결정도에 따라 다소 큰 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 배합 BS4000-70인 경우 -10℃에서 12시간 동결은 1.
후속연구
- 국내의 제철소에서 발생하는 고로슬래그 미분말은 연간 약 800만 톤 이상으로 2000년대 초까지도 재활용이 낮아 상당한 양의 재고가 쌓여 있었으나, 최근 보통포틀랜드 시멘트 생산 시 중량재, 혼합시멘트 및 레미콘 혼화재 등으로 사용량이 급증함에 따라 재활용율이 100%에 근접하게 되었다. 그러나 2010년부터 제철소가 추가로 가동되면서 향후 고로슬래그 미분말의 발생 양은 계속 증가할 것으로 판단되므로 이에 대한 대책이 필요하다.
- 이 연구에서 초기동해가 콘크리트의 압축강도와 동결융해 저항성에 미치는 영향에 대해 주로 검토하였으나, 향후 염해 저항성 및 탄산화 등의 내구성과 초기동해를 받은 후 양생방법의 영향에 대해 검토할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.