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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 NAC 방식의 PHC 파일에 대하여 AC 방식과 동등한 1일 강도를 발현하기 위한 배합특성 연구를 수행하였고, 원재료 변화에 따른 강도 특성도 파악하였다. 즉, 이 연구에서는 압축강도의 발현 인자별로 실내 배합실험을 실시하였고, 검토된 배합을 이용하여본 공정 생산을 통해 각각의 재령별 강도를 확인하였다.
제안 방법
- ③ 실내 및 공정시험을 통해 콘크리트의 작업성, 성형성 그리고 현장에서의 생산성을 검토한다.
- 공정실험에서 혼화제는 적정량을 미리 준비하여 배합수 계량탱크에 직접 투입하는 방식으로 진행하였고, 매 배치마다 공시체를 성형하여 강도를 측정하였다.
- 0 MPa 증가하는 경향을 나타내므로 (이 실험에서도 이와 유사한 결과를 얻었음) 공정실험에서는 78 MPa 이상의 압축강도를 발현한 test-22을 선정하여 기준배합과 비교하였다. 또한, 조강형 혼화제를 사용한 경우의 강도 영향을 파악하기 위하여 test-11배합을 선정하였다. Fig.
- 본 연구에서는 NAC 방식 파일의 초기강도를 AC 방식과 등등한 수준인 1일 80 MPa 이상으로 증진시키기 위한 실험을 진행하였으며, 진행방법으로는 각각의 강도 증진 요인에 대해 실내시험과 공정시험을 거쳐 작업성, 성형성 및 압축강도를 측정함으로써 NAC 파일의 강도증진 효과를 파악하였다.
- 실내실험 시의 강도와 비교하여 공정실험에서는 일반적으로 강도가 약 2.0~3.0 MPa 증가하는 경향을 나타내므로 (이 실험에서도 이와 유사한 결과를 얻었음) 공정실험에서는 78 MPa 이상의 압축강도를 발현한 test-22을 선정하여 기준배합과 비교하였다. 또한, 조강형 혼화제를 사용한 경우의 강도 영향을 파악하기 위하여 test-11배합을 선정하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 NAC 방식의 PHC 파일에 대하여 AC 방식과 동등한 1일 강도를 발현하기 위한 배합특성 연구를 수행하였고, 원재료 변화에 따른 강도 특성도 파악하였다. 즉, 이 연구에서는 압축강도의 발현 인자별로 실내 배합실험을 실시하였고, 검토된 배합을 이용하여본 공정 생산을 통해 각각의 재령별 강도를 확인하였다.
대상 데이터
- 고성능감수제는 J사에서 공급중인 표준제품을 기준으로 하였고, 시험배합시에는 J사로부터의 추가적인 요청에 의하여 조기강도형 PC와 무기염형 PC를 사용하였다.
- 실험에 사용된 원재료는 현장의 재료를 사용하는 것으로 했으며, 시멘트와 고강도 혼화재는 실험시마다 해당 공정에서 수거하여 사용하도록 했다 (Table 3 참조).
성능/효과
- (1) 혼화제의 종류를 변경하여 조강형과 무기염계를 적용하여 강도증진 효과를 파악한 결과, 조강형의경우 강도증진 효과는 상당량 나타났지만, 목표강도에 도달하지는 못하였고, 무기염계는 기준배합에 비해 1일 강도는 유사하나 3일 강도에서는 오히려 저하가 발생되어 강도증진 효과가 없는 것으로 파악되었다.
- (2) 배합별 콘크리트 강도는 w/c가 낮아짐에 따라 증가하는 일반적인 경향을 보이고 있으며, CS가 증가할수록 강도는 증가하는 것으로 나타났고, 또한 10mm 이하의 골재량이 증가함에 따라 콘크리트의 기계적인 결합력의 증대로 강도가 증가하는 경향을 보였다. 즉, w/c를 낮추고, CS를 증가시키고, 10mm 이하 골재량을 증가시킨 test-31, 32, 33의 모든 배합에서는 1일에 80 MPa 이상을 발현하여 목표강도를 만족하였다.
- (3) 공정실험에서는 실내시험 결과에서 양호한 강도를 발현한 test-22를 선정하였고, 기준배합과 비교 하기 위해 test-11을 병행하여 시험을 진행한 그 결과, 기준배합과 test-11에서는 실내시험 시의 압축강도에 비해 상당량 증가된 값이 확인되었으나, 여전히 목표강도에는 미치지 못하였다. 하지만, 배합조정을 통해 강도를 증가시킨 test-22에서는 1일에 81.
- 1일 압축강도의 측정 결과, 기준배합은 1일에 73.5MPa를 발현하고 3일에 77.0 MPa를 발현함으로써 실내 시험에 비해 각각 2.5 MPa와 1.5 MPa정도 증가한 것으로 나타났으나, 1일에 80.0 MPa에는 미치지 못하였다.
- test-11 또한 실내시험결과와 비교하여 1.3 MPa 이상 강도의 증진이 확인되었으며, 기준배합보다는 양호하나 80 MPa에는 여전히 부족하였다. test-22에서는 1일에 80 MPa를 초과하였고, 3일에 82 MPa 이상을 발현함으로써 요구성능을 만족하였다.
- 즉, w/c를 낮추고, CS를 증가시키고, 10mm 이하 골재량을 증가시킨 test-31, 32, 33의 모든 배합에서는 1일에 80 MPa 이상을 발현하여 목표강도를 만족하였다. 그러나, 콘크리트의 점성이 상당히 증가되어 작업성이 저하되고, 강도측정용 시편의 성형후 내면에 자갈의 돌출이 관찰됨으로써 성형성에는 문제 있는 것으로 파악되었으며 이를 본 생산에 적용하는 것은 적절치 못한 것으로 판단된다.
- 매 배치마다 해당 공정에서 시료를 채취하여 압축강도용 공시체를 제작하였으며, 시험배합에서 콘크리트의 작업성 및 성형성은 만족스러운 결과를 나타내어 배합 설정은 적절한 것으로 파악되었다. 따라서, 공장에서 PHC 파일제품의 제작은 모든 시험배치의 경우에 가능할 것으로 판단되었다.
- (2) 배합별 콘크리트 강도는 w/c가 낮아짐에 따라 증가하는 일반적인 경향을 보이고 있으며, CS가 증가할수록 강도는 증가하는 것으로 나타났고, 또한 10mm 이하의 골재량이 증가함에 따라 콘크리트의 기계적인 결합력의 증대로 강도가 증가하는 경향을 보였다. 즉, w/c를 낮추고, CS를 증가시키고, 10mm 이하 골재량을 증가시킨 test-31, 32, 33의 모든 배합에서는 1일에 80 MPa 이상을 발현하여 목표강도를 만족하였다. 그러나, 콘크리트의 점성이 상당히 증가되어 작업성이 저하되고, 강도측정용 시편의 성형후 내면에 자갈의 돌출이 관찰됨으로써 성형성에는 문제 있는 것으로 파악되었으며 이를 본 생산에 적용하는 것은 적절치 못한 것으로 판단된다.
- 최종적으로 강도에 대한 실험결과로부터 물-시멘트비와 잔골재 혼합비 및 CS 사용량의 조절에 따른 강도증가 현상이 현저한 것으로 파악되었다.
- 7% 이상에서는 작업성과 내면 성형이 매우 양호하였으나, 그 이하의 w/c에서는 콘크리트에 점성이 증가하여 작업성 및 성형성의 저하가 뚜렷하였다. 특히, 10mm 이하 골재의 사용비율이 50% 이상인 경우 원심성형을 수행한 시편의 내면에 자갈의 돌출이 뚜렷하여 공정 실험에의 적용에는 부적합할 것으로 판단되었다.
- 현재 생산되는 NAC 파일의 실내실험결과, 기준배합에서의 1일 압축강도는 71 MPa이며, 3일간 양생 후에는 75.5 MPa를 발현함으로써 AC 수준에는 상당부분 미치지 못한 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구를 통해, 현재 사용되는 배합으로는 1일에 80 MPa 이상의 발현이 어려운 것으로 사료되며, 목표강도 80 MPa를 만족하기 위한 배합조건으로 물-시멘트비를 쥴이는 것과 CS의 증가 및 골재비율의 조정이 필요할 것으로 판단된다.
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