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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 고대 사람들이 콘크리트에 사용한 첨가제 중 동물혈액이 콘크리트 성질에 어떠한 영향을 주는지 확인하기 위해 모르타르와 콘크리트 실험을 실시 하여, 특성을 파악하고 콘크리트 혼화제로서의 그 활용성을 검토하였다.
- 본 연구에서는 동물성 혼화제인 돈혈을 첨가한 콘크리트의 특성을 알아보고, 그 활용성을 검토하기 위해 모르타르 실험과 콘크리트 실험을 실시한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
제안 방법
- 경화 모르타르 실험으로 압축강도 실험은 KS L 5105규격에 의하여 압축강도용 실험체를 제작하고, 수중 양생한 후 재령 7일, 28일 강도를 측정하였다.
- 굳지 않은 콘크리트 실험으로 슬럼프, 공기량 측정은 KS F 2402, KS F 2421규격에 의하여 실시하였으며, 시간의 경과에 따른 공기량은 총 90분 동안 30분마다 3회에 걸쳐서 경시변화를 측정하였다.
- 1은 모르타르의 단위질량을 측정하는 방법으로서 1000ml 매스실린더에 굳지 않은 모르타르를 채워 질량을 측정하는 방법이다. 매스실린더에 굳지 않은 모르타르를 넣으면서 생기는 모르타이 사이에 공극을 제거하기 위해서 바닥에 수건을 놓고 매스실린더를 수건 위에서 다짐하고 1000ml까지 모르타르를 가득 채우고 매스실린더 입구에 묻은 모르타르를 모두 제거한 후 질량을 측정하였다.
- 먼저, 모르타르 실험은 C:S를 1:3으로 계획하고 동물성 첨가제의 사용량은 시멘트량에 대한 첨가율 0, 2, 4, 6, 8, 10%의 6수준으로 하고, 콘크리트 실험은 W/C 40, 50% 2수준을 계획하고 동물혈액의 사용량은 시멘트량에 대한 첨가율 0, 2, 4, 6%의 4수준으로 하였으며, 목표 슬럼프는 100±10mm, 공기량은 2, 4, 5, 6%의 배합으로 실시하였다.
- 먼저, 모르타르 실험은 C:S를 1:3으로 계획하고 동물성 첨가제의 사용량은 시멘트량에 대한 첨가율 0, 2, 4, 6, 8, 10%의 6수준으로 하고, 콘크리트 실험은 W/C 40, 50% 2수준을 계획하고 동물혈액의 사용량은 시멘트량에 대한 첨가율 0, 2, 4, 6%의 4수준으로 하였으며, 목표 슬럼프는 100±10mm, 공기량은 2, 4, 5, 6%의 배합으로 실시하였다. 모르타르 실험과 콘크리트 실험에서 단위수량은 모두 동일하게 배합하기 위해서 시멘트량에 대한 동물성 첨가제량만큼 단위수량을 감소시켜 실험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 모르타르 실험과 콘크리트 실험을 실시 하였고, 모르타르 실험은 Table 1, 콘크리트 실험은 Table 2와 같다.
- 블리딩 실험은 KS F 2414규격에 의거하여 실시하였으며, 콘크리트 압축강도는 KS F 2405의 규격에 따라 ∅100×200mm 압축강도 실험용 공시체를 제작하여 수중양생 한 후 재령 7일과 28일 강도를 측정하였다.
대상 데이터
- 동물성 첨가제는 돈혈(豚血)을 사용하였다.
- 모르타르 실험의 골재는 규격 KS L ISO 679 시멘트강도 실험용 표준사 (밀도 : 3.15 g/cm3)를 사용하였고 콘크 리트 실험의 잔골재는 밀도 2.55 g/cm3의 천연모래와 굵은 골재는 밀도 2.59 g/cm3의 부순돌을 사용하였다.
- 시멘트는 규격 KS L 5201의 보통 포틀랜트 시멘트(밀도: 3.15 g/cm3, 분말도 : 3 302 cm2/g)를 사용하였다.
이론/모형
- 굳지 않은 모르타르의 실험으로 플로우 실험을 KS L 5111규격에 따라 실시하였다.
- 모르타르 실험으로 돈혈은 처음에 별도로 질량을 측정 후에 물과 혼합하여 KS L 5109 규격에 따라서 모르타르 혼합을 실시하였다.
- 응결시간은 5mm체를 통과한 모르타르를 이용하여 KS F 2436규격에 준하여 측정하였다.
- 콘크리트 동결융해저항 실험은 KS F 2456규격에 따라 수중 급속융해 실험방법을 사용하였다.
성능/효과
- 1) 돈혈을 첨가하지 않은 모르타르의 단위질량은 1978kg/m3으로 나타났다. 돈혈 첨가율 2%와 4%의 경우 단위질량은 1509, 1355kg/m3로 돈혈을 첨가하지 않은 모르타르에 비해 단위중량이 감소하였으나, 첨가율 6, 8, 10%에서는 첨가율 4%에 비해 1474, 1440, 1480kg/m3로 증가하였다.
- 2) 콘크리트의 압축강도는 W/C 40%, 50%에서 돈혈 첨가율 2%일 때, 가장 낮은 강도가 나타났으며, 돈혈 첨가율 5%, 6%에서는 불안정한 공기량의 변화로 인하여 첨가율 2%에 보다 높은 강도가 나타난 것으로 판단된다.
- 3) 돈혈은 콘크리트 속에서 공기연행작용을 가지며 그 결과 불리딩량이 감소하는 효과가 나타냈으며, 콘크리트의 내구성을 크게 개선시키는 효과가 있는 것으로 나타났다. 그러나, 그 사용량이 많을수록 믹싱 후 경과시간에 따라 공기량이 감소가 크게 나타냈으며 이는 오늘날 시판되고 있는 AE제와 비교하면 공기포의 안정성이 부족함을 보여준다.
- 공기량은 W/C 40%와 W/C 50%에서 돈혈 첨가율 0, 2, 4, 6%에서 각각 2. 4, 5, 6%의 수준으로 목표 공기량을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- W/C 40%에서 재령 7일에 압축강도는 첨가율 0, 2, 4, 6%에서 35.3, 11.5, 17.6, 19.4MPa로 돈혈 첨가율이 증가할수록 45∼67%범위로 감소되는 것으로 나타났고, 재령 28일에 압축강도는 첨가율 0, 2, 4, 6%에서 44.9, 11.6, 20.8, 22.4MPa로 돈혈 첨가율이 증가할수록 50∼74%범위로 감소되는 것으로 나타났다.
- 11은 W/C 40%와 50%의 응결시간을 나타낸 그래프이다. W/C 40%와 50%은 모두 초결 및 종결시간이 돈혈 첨가율이 높아질수록 증가되었으며, W/C 50%의 경우, W/C 40%보다 응결시간이 지연 되는 것으로 나타났다.
- W/C 50%에서의 재령 7일에 압축강도는 돈혈 첨가율이 증가할수록 52∼61%범위로, 재령 28일에는 58∼65%범위로 감소하는 것으로 나타났다.
- 돈혈 첨가율 4%까지의 압축 강도는 55∼75%로 감소하는 경향이 나타났고, 첨가율 6, 8, 10%는 8.3MPa∼9.1MPa의 범위의 강도가 나타났다.
- 돈혈을 사용하지 않은 콘크리트는 동결융해 150 사이클에서 W/C 40%와 W/C 50% 콘크리트의 상대동탄성계수는 각각 90% 및 61%로서 물-시멘트비가 낮은 경우는 물-시멘트비가 높은 콘크리트에 비해 상대적으로 우수한 동결융해저항성을 나타냈다. W/C 40%에서는 돈혈의 사용량에 따라 상대동탄성계수의 차이가 크게 나타나지 않았으나 W/C 50%에서 보이는 바와 같이 돈혈 사용에 의해 콘크리트의 동결융해 저항성이 크게 개선되는 것으로 나타났다.
- 돈혈을 첨가하지 않은 모르타르가 단위질량 값이 1978kg/m3으로 가장 크게 나타났고 돈혈 첨가율이 증가할 수록 단위질량이 감소하는 것으로 나타났다. 돈혈 첨가율 4%에서 단위질량이 1355kg/m3로 가장 작게 나타났고 첨가율 6, 8, 10%에서는 1474, 1440, 1480kg/m3으로 나타났다.
- 돈혈을 첨가하지 않은 모르타르의 플로우 값은 113mm로 나타났고 돈혈 첨가율 2, 4, 6, 8, 10%의 플로우 값은 180±10mm 범위의 값이 나타났다.
- 슬럼프 값은 W/C 40%, 50%의 각 돈혈 첨가율 0, 2, 4, 6%에서 슬럼프 목표치인 100±10mm에 도달하는 것으로 나타났다.
- 한편, Fig. 7과 같이 시간이 경과함에 따라서 공기량은 감소하는 경향이 나타내며, 돈혈 첨가율 2%와 4%은 초기 공기량보다 29%, 45%의 수준으로 감소하였고, 첨가율 6%에서는 62.5%가 감소되어 시간에 따라 공기량의 변화가 가장 크게 나타났다.
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