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
- 본 논문은 고강도 알칼리 활성화 슬래그(AAS) 콘크리트를 사용한 PC 부재 제작을 목표로 수행 중인 연구과제의 기초 연구결과로 물-결합재비와 NaOH 첨가량에 따른 AAS 모르타르의 유동성 및 강도 특성을 실험을 통해 알아보았다.
- 본 연구에서는 실험을 통해 물-결합재비에 따른 알칼리 활성화 슬래그(AAS) 모르타르의 초기특성에 대하여 알아보았다.
제안 방법
- KS F 2436 규정에 따라 관입저항시험기를 사용하여 관입저항이 3.5 MPa, 28.0 MPa에 도달할 때의 시간을 각각 초결 시간과 종결 시간으로 정하였다.
- KS L 5105 규정에 준하는 플로우 시험 기구를 이용하여 0, 30, 60, 90분에 모르타르의 플로우를 측정한 후 시간에 따른 플로우 손실량을 구하였다.
- 모르타르 배합비는 Table 2와 같으며 모르타르 배합의 W/B 비는 0.3, 0.4, 0.5 세 종류로 정하였고 결합재 : 잔골재를 1 : 1.5로 고정하였으며 NaOH 첨가량과 이에 따른 Na2O의 양을 계산하여 표에 나타내었다. Table 3은 고로슬래그와 NaOH 첨가량에 따른 몰비의 변화를 나타낸 것이다.
- 본 연구에서는 모르타르 배합 직후 12시간 동안 15분 간격으로 초음파 속도를 측정하여 NaOH와 고로슬래그의 초기에서 알칼리 활성화 반응 속도를 확인하였다.
- 재료는 질량비로 계량한 후 고로슬래그와 잔골재를 1분간 건비빔하고 배합수를 혼입한 후 4분 30초 동안 모르타르 혼합기(10L)를 사용하여 배합하였다.
- 큐빅 몰드(50×50×50mm)를 사용하여 모르타르 압축강도 시험용 공시체를 제작하였으며 온도 20±1℃, 습도 70±5%의 항온∙항습기에서 24시간 양생 후 탈형하여 수중양생을 실시하였다.
대상 데이터
- 10) 본 연구에서는 알칼리 활성화제로 AAS 모르타르의 압축강도 발현에 유리하다고 알려진 분말상태의 NaOH(밀도 2.13 g/cm3, 순도 93%)를 사용하였다.7)
- 본 연구에서는 결합재로 밀도가 2.90 g/cm3, 분말도 4,253 cm2/g, 염기도 1.79로 KS 기준에 적합한 3종 고로슬래그 미분말(GGBFS)을 사용하였다. 고로슬래그 미분말의 화학적 조성은 Table 1과 같다.
- 고로슬래그 미분말의 화학적 조성은 Table 1과 같다. 잔골재로는 밀도가 2.62 g/cm3인 해사를 사용하였다.
이론/모형
- 큐빅 몰드(50×50×50mm)를 사용하여 모르타르 압축강도 시험용 공시체를 제작하였으며 온도 20±1℃, 습도 70±5%의 항온∙항습기에서 24시간 양생 후 탈형하여 수중양생을 실시하였다. KS F 2426 기준에 따라 재령 1일, 3일, 7일, 28일에 공시체의 압축강도를 측정하였다.
성능/효과
- 1) 압축강도 측정결과, 알칼리 활성 슬래그 모르타르는 낮은 W/B에서 고강도 발현이 가능하였으나 NaOH 첨가량이 일정 수준을 초과할 경우 28일 압축강도가 일부 저하되는 것으로 나타났다.
- 2) W/B가 낮고 NaOH의 첨가량이 증가할수록 유동성이 저하되어, 유동성 측면에서는 NaOH는 8% 이하, W/B는 40% 이상이 유리한 것으로 판단되나, 이러한 경우에 W/B가 0.3이고 NaOH 첨가량이 12%인 AAS 모르타르에 비해 약 45% 압축강도가 낮은 것으로 나타났다.
- 3) 응결과 초음파속도 실험결과 AAS 모르타르의 알칼리 활성화 반응 속도는 W/B와 NaOH 첨가량의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 특히, W/B가 0.
- AAS 모르타르의 압축강도 실험 결과를 나타내는 Fig. 6을 보면 NaOH 첨가량이 8%인 경우 W/B가 0.5, 0.4, 0.3으로 감소함에 따라 28일 압축강도는 31 MPa, 37 MPa, 53 MPa로 증가하여 일반 콘크리트와 같이 W/B가 낮아질수록 높은 압축강도가 발현되는 것으로 나타났다.
- AAS 모르타르의 유동성 실험결과 W/B와 NaOH 첨가량에 따라 플로우 손실량의 차이가 큰 것으로 나타났다. 한편, AAS 모르타르에서는 알칼리 활성화제로 인해 높은 알칼리 환경이 조성되기 때문에OPC에서 사용되고 있는 고성능 감수제의 감수효과가 미미한 것으로 알려져 있다.
- NaOH 첨가량에 따른 압축강도 실험 결과를 보면 W/B = 0.3과 W/B = 0.5에서는 NaOH 첨가량 8%에서 가장 높은 28일 압축강도가 발현되었으나, W/B = 0.4의 경우에는 NaOH 12%를 첨가하였을 때, 재령 7일까지는 낮은 압축강도를 보이나 재령 28일에서 가장 높은 압축강도가 발현되었다.
- W/B가 AAS 모르타르의 응결시간에 미치는 영향을 보면 NaOH 첨가량 8%를 기준으로 하였을 때, W/B = 0.3인 경우에는 초결 30분, 종결 90분으로 급결 현상이 발생하였고, W/B = 0.5에서는 초결145분, 종결 260분으로 충분한 작업시간이 확보되었다. 이는 Na2O/GGBFS 비는 고정되어 있지만 낮은 W/B일수록 배합수의 몰농도가 증가하여 높은 알칼리 환경이 조성되어 응결시간이 빨라지는 것으로 판단된다.
- 3으로 감소함에 따라 초기 플로우가 213 mm, 176 mm, 120 mm로 감소하여 W/B가 낮아질수록 초기 플로우가 크게 저하되는 것을 알 수 있다. 반면에 동일한 W/B에서는 NaOH 첨가량이 증가할수록 초기 플로우가 다소 감소하는 경향을 보였으나 그 영향은 미미한 것으로 나타났다.
- 3 이고 NaOH 첨가량이 8, 12% 인 AAS 모르타르의 응결시간은 초결 약 30분, 종결 120분 이내로 빠르게 발생했고, NaOH 첨가량이 감소함에 따라 응결시간이 늦어졌다. 이러한 응결특성은 Na2O 첨가량이 증가할 때 응결 시간이 급격하게 감소한다는 기존의 실험 결과와 일치함을 알 수 있다.13)
- 1은 NaOH 수용액을 제조할 경우 발생하는 온도를 NaOH 몰농도에 따라 측정한 결과이다. 측정 결과 NaOH 용해 직후부터 높은 고온이 발생하였으며, 7.5M의 경우에는 90oC에 가까운 고온이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 NaOH를 배합 1일전에 배합수에 용해시켜 모르타르 배합 시 배합수의 온도가 25℃로 안정화되도록 하였다.
- 5%인 것으로 보고된 바 있다. 하지만 본 연구에서는 W/B = 0.3 의 경우 NaOH 12%(Na2O = 9%)에서도 높은 압축강도가 발현되어, 강도에 대한 NaOH의 최적 첨가량은 W/B의 영향을 받는 것으로 나타났다.
후속연구
- 한편, AAS 모르타르에서는 알칼리 활성화제로 인해 높은 알칼리 환경이 조성되기 때문에OPC에서 사용되고 있는 고성능 감수제의 감수효과가 미미한 것으로 알려져 있다.12) 따라서, 향후 고강도 AAS 콘크리트를 실용화하기 위해서는 화학혼화제의 개발이 필요할 것으로 사료된다.
- 4) 낮은 물-결합재비를 갖는 AAS 모르타르는 50 MPa 이상의 고강도 발현이 가능하였으나 향후 고강도 AAS 콘크리트 부재 제작 및 실용화를 위해서는 유동성 확보 및 응결 지연이 가능한 AAS 콘크리트용 화학 혼화제의 개발연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.