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
- 콘크리트는 물-시멘트비의 크기에 따라 강도에 영향을 주게 된다. 따라서 본 연구에서는 물-시멘트비의 크기 변화에 따라 강도의 민감도를 시멘트 종류별로 평가하여 보았다. 각 3종류의 시멘트에 있어 두 종류의 물-시멘트비 32.
- 따라서 본 연구에서는 증기양생 과정을 적용하지 않고도 저온에서 조기강도 확보가 가능한 콘크리트 배합기술을 개발하고, 그에 따른 원가절감 방안을 모색하고자 하는데 그 의의가 있다.
- 본 연구의 목적은 국제 유가의 불안정으로 인해 현재까지 사용하던 증기양생을 적용하지 않고도 급속시공이 가능한 재료개발 및 배합방법의 도출에 있다. 따라서 조기강도 콘크리트의 목표성능으로 재령 1일에서 콘크리트 압축 강도가 14MPa 이상을 확보하고 또한, 조립식 프리캐스트 블록이나 패널에 적합한 강도로써 콘크리트 설계기준압축 강도는 40MPa로 설정하였다2,3).
제안 방법
- 6. 소요 1일 압축강도 추정을 위한 각 시멘트 종류별 C/W비의 상관식을 제안하였다.
- 따라서 본 연구에서는 물-시멘트비의 크기 변화에 따라 강도의 민감도를 시멘트 종류별로 평가하여 보았다. 각 3종류의 시멘트에 있어 두 종류의 물-시멘트비 32.4%, 35.6%에 대해 물-시멘트비의 증가에 따른 강도 저하비를 재령별로 구하였으며, 그 결과는 Fig. 10과 같다.
- 배합실험은 먼저 굵은 골재와 잔골재를 함께 투입하여 1분간 건비빔을 실시한 후 대상 시멘트를 투입하여 다시건비빔을 1분간 실시하였다. 그 후 고성능감수제가 함유된 배합수를 투입한 후 2분간 교반한 후 콘크리트를 배출하였다. 본 믹싱에서는 강제식 믹서기를 사용하였으며, 동일 성상을 확보하기 위하여 각 실험배합에 대해 동일한 배합 속도를 유지하였다.
- 따라서 각 시멘트별로 시멘트-물비 변화에 따른 1일 압축강도의 변화를 실험을 통해 상관식을 구해보도록 하였다. 단, 앞서 28일 압축강도의 경우는 시멘트의 종류에 따라 목표로 하는 강도의 달성 여부가 나타나고 있었으나, 1일 압축강도에서는 시멘트 종류에 관계없이 목표값 이상을 상회하였고, 또 상관식 설정에 있어 2 종류의 물-시멘트비로 정하는 것이 무리가 있으므로 W/C=38%와 42%에 대해 추가로 시험을 수행하였다.
- 본 연구에서의 중요한 관점은 재령 28일 강도가 설계기준압축강도 이상의 값을 확보하는 것 이외에도 재령 1일에서 콘크리트 강도가 14MPa 이상 확보되어야 하는 조건을 만족하여야 한다. 따라서 각 시멘트별로 시멘트-물비 변화에 따른 1일 압축강도의 변화를 실험을 통해 상관식을 구해보도록 하였다. 단, 앞서 28일 압축강도의 경우는 시멘트의 종류에 따라 목표로 하는 강도의 달성 여부가 나타나고 있었으나, 1일 압축강도에서는 시멘트 종류에 관계없이 목표값 이상을 상회하였고, 또 상관식 설정에 있어 2 종류의 물-시멘트비로 정하는 것이 무리가 있으므로 W/C=38%와 42%에 대해 추가로 시험을 수행하였다.
- 또한, 물-시멘트비에 대한 영향에 대해서는 설계기준압축강도가 확보되는 범위에서 여러 실험을 거쳐 32.4%, 35.6%로 정하여 평가하였으며, 온도는 동절기를 대비한 프리캐스트 블록이나 패널을 제작하는 것으로 하여 저온 상태인 10±2 ℃로 설정하여 평가하도록 하였다.
-
2.3 실험방법 및 배합
배합실험은 먼저 굵은 골재와 잔골재를 함께 투입하여 1분간 건비빔을 실시한 후 대상 시멘트를 투입하여 다시건비빔을 1분간 실시하였다. 그 후 고성능감수제가 함유된 배합수를 투입한 후 2분간 교반한 후 콘크리트를 배출하였다.
- 그 후 고성능감수제가 함유된 배합수를 투입한 후 2분간 교반한 후 콘크리트를 배출하였다. 본 믹싱에서는 강제식 믹서기를 사용하였으며, 동일 성상을 확보하기 위하여 각 실험배합에 대해 동일한 배합 속도를 유지하였다.
- 증기양생을 적용하지 않고 낮은 온도에서도 강도발현이 가능한 프리캐스트용 콘크리트 개발을 위해 1종 포틀랜드시멘트, 3종 조강포틀랜드시멘트 및 실리카퓸을 혼입한 조강혼합시멘트에 대해 1일 압축강도 14MPa 이상, 설계기준 압축강도 40MPa 이상 확보를 목표로 하여 배합설계를 실시한 후 굳지 않은 콘크리트의 물성변화와 굳은 콘크리트의 압축강도 특성을 평가한 결과, 다음과 결론을 도출하였다.
- 한편, 각각의 배합조건에 따른 조기강도 콘크리트의 측정항목으로는 굳지 않은 상태에서의 콘크리트 물성 평가와 함께 재령이 경과함에 따른 강도발현 특성을 측정하였다.
- 시멘트 종류에 대해서는 기준 시멘트로써 1종 포틀랜드시멘트(이하 1종 시멘트)와 콘크리트 배합을 통한 예비 실험을 거쳐 급속시공에 적합한 것으로 평가된 2종류의 시멘트 즉, 3종 포틀랜드시멘트(이하 3종 시멘트)와 1종 포틀랜드시멘트에 조강혼합재(팽창재)를 혼합한 조강혼합시멘트 등 3종류의 시멘트를 대상으로 하였다. 화학혼화제에 대해서는 촉진형 폴리카르본산계를 사용하였으며, 그 사용량에 따른 물성변화를 측정하기 위하여 시멘트 질량의 0.8%, 1.0%, 1.2%의 3 수준으로 정하였다. 또한, 물-시멘트비에 대한 영향에 대해서는 설계기준압축강도가 확보되는 범위에서 여러 실험을 거쳐 32.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 1종 시멘트와 3종 시멘트는 국내 S 사에서 생산되는 시멘트로써 1종 시멘트는 밀도가 3.15g/cm3이고 분말도가 3 450cm2/g이며, 3종 시멘트는 밀도 3.12g/cm3, 분말도가 4 700cm2/g이다. 조강혼합시멘트는 1종 시멘트에 대해 국내 C사에서 시판하고 있는 조강결합재인 CSA계 팽창재를 1종 시멘트의 20% 대체 혼합하고 또, 강도향상을 위해 실리카퓸을 2% 대체 혼합한 것으로 밀도는 2.
- 본 연구에서 사용한 잔골재는 충남 당진에서 생산되는 최대입경이 5mm, 조립률이 2.7인 세척사이며, 굵은 골재는 최대 입경이 25mm, 밀도가 2.64g/cm3, 흡수율이 0.86%인 부순 자갈을 사용하였다. 각 사용된 골재의 물리적 성질은 Table 7 및 Table 8과 같고, 체 분석한 입도분포는 Fig.
- 사용된 고성능감수제는 국내 S사에서 생산한 폴리카르본산계 혼화제로써 분산능력과 유지능력이 기존의 나프탈렌이나 멜라민계 혼화제보다 우수하며, 특히 본 연구에서는 조강 효과를 위해 조강 성분이 함유된 중합식 혼화제로 제조되었다. 사용된 고성능감수제의 기본 물성은 Table 9와 같다.
- 조기강도 콘크리트의 물성 및 강도 발현 특성을 평가하기 위한 실험요인 및 수준은 Table 1과 같다. 시멘트 종류에 대해서는 기준 시멘트로써 1종 포틀랜드시멘트(이하 1종 시멘트)와 콘크리트 배합을 통한 예비 실험을 거쳐 급속시공에 적합한 것으로 평가된 2종류의 시멘트 즉, 3종 포틀랜드시멘트(이하 3종 시멘트)와 1종 포틀랜드시멘트에 조강혼합재(팽창재)를 혼합한 조강혼합시멘트 등 3종류의 시멘트를 대상으로 하였다. 화학혼화제에 대해서는 촉진형 폴리카르본산계를 사용하였으며, 그 사용량에 따른 물성변화를 측정하기 위하여 시멘트 질량의 0.
성능/효과
- 1. 고성능감수제의 적용에 따른 슬럼프는 1종 시멘트, 3종 시멘트, 조강혼합시멘트 순으로 슬럼프값이 감소하였으며, 슬럼프 경시변화에 있어서도 1종 시멘트에 비해 3종 시멘트와 조강혼합시멘트에서 높은 경시변화가 나타났다. 따라서 소요 슬럼프 확보나 시간에 따른 슬럼프의 손실을 저감하기 위해서는 1종 시멘트를 사용할 때보다 고성능감수제의 사용량 증가가 요구된다.
- 2. 높은 분말도와 그로 인한 콘크리트 내부 공극 감소로 인하여 1종 시멘트에 비해 조강용 시멘트의 경우 필요한 AE제 양도 증가되어야 하는 것으로 나타났다.
- 3. 강도발현용 고성능감수제는 콘크리트강도를 향상시키기 위해 효과적이며, 조기 강도보다는 장기강도에서 사용량에 따른 효과가 크게 나타났다.
- 4는 각 시멘트 종류별 공기량을 측정한 것으로 1종 시멘트에 비해 3종 시멘트와 조합혼합시멘트에서 공기량이 감소되는 것을 확인할 수 있다. 3종 시멘트와 조강혼합시멘트는 1종 시멘트에 비해 높은 분말도를 가지고 있어 단위용적에 대해 조밀한 밀도를 형성하게 되어 공기량이 차지하는 비율이 감소된 것으로 판단된다. 따라서 이들 조강용 시멘트의 경우 콘크리트 내의 소요 공기량을 확보하기 위해서는 필요한 AE제 양도 증가되어야 한다는 것을 알 수 있다.
- 압축강도의 크기는 조강혼합시멘트, 3종 시멘트, 1종 시멘트 순으로 나타났으며, 조강혼합시멘트만이 목표로 하는 설계기준압축강도를 만족하였다. 3종 포틀랜드시멘트를 사용할 경우에 대해서는 물-시멘트비를 낮추거나 강도발 현용 고성능감수제의 사용량이 증가가 요구되며, 1종 포틀랜드시멘트의 경우는 어떠한 조건도 만족되지 않는 것으로 나타났다. 또한, 조기 거푸집 탈형을 위한 시멘트로는 3종과 조강혼합시멘트 만이 가능하였다.
- 4. 압축강도의 크기는 조강혼합시멘트, 3종 시멘트, 1종 시멘트 순으로 나타났으며, 조강혼합시멘트만이 목표로 하는 설계기준압축강도를 만족하였다. 3종 포틀랜드시멘트를 사용할 경우에 대해서는 물-시멘트비를 낮추거나 강도발 현용 고성능감수제의 사용량이 증가가 요구되며, 1종 포틀랜드시멘트의 경우는 어떠한 조건도 만족되지 않는 것으로 나타났다.
- 5. 재령 1일의 조기강도에서 가장 높은 물-시멘트비의 의존도를 나타낸 것은 3종 시멘트이고, 그 다음으로 조강 혼합시멘트, 1종 시멘트 순으로 나타났으며, 28일 재령에서는 3종류의 시멘트가 거의 유사한 의존도를 보였다.
- 86%인 부순 자갈을 사용하였다. 각 사용된 골재의 물리적 성질은 Table 7 및 Table 8과 같고, 체 분석한 입도분포는 Fig. 1에 나타난 바와 같이 KS F 2502와 KS F 2574를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- 2는 3종류의 시멘트에 대해 고성능감수제의 사용량에 따른 슬럼프값을 도시한 것이다. 그림에서와 같이 1종 시멘트, 3종 시멘트, 조강혼합시멘트 순으로 슬럼프값이 감소하였으며, 고성능감수제의 사용량에 따라 다르지만 1종 시멘트 대비 슬럼프의 저하가 대략적으로 3종 시멘트의 경우는 88%, 조강혼합시멘트의 경우는 83% 수준으로 나타났다. 특히, CSA계 팽창재와 실리카퓸을 혼합한 조강 혼합시멘트에서 낮은 슬럼프를 보인 이유로는 이 시멘트의 분말도 증가와 함께 내부에 포함되어 있는 실리카퓸이 비록 2%의 소량 사용이지만 콘크리트의 점성 상승에 기인한 것으로 판단된다.
- 따라서 동일한 워커빌리티 확보를 위해서는 감수제의 사용량이 증가되어야 하며 본 실험의 경우 1종 시멘트에 비해 초기 슬럼프를 대략 30∼40mm 정도 더 크게 적용하여야 함을 알 수 있다.
- 3종 포틀랜드시멘트를 사용할 경우에 대해서는 물-시멘트비를 낮추거나 강도발 현용 고성능감수제의 사용량이 증가가 요구되며, 1종 포틀랜드시멘트의 경우는 어떠한 조건도 만족되지 않는 것으로 나타났다. 또한, 조기 거푸집 탈형을 위한 시멘트로는 3종과 조강혼합시멘트 만이 가능하였다.
- 그림에서처럼, 3종 시멘트가 가장 높은 강도발현률을 보이고 있으며 그 다음으로 조강혼합시멘트가 높게 나타났다. 적용된 물-시멘트비에 따라 강도발현률에 다소 차이가 있지만 1종 시멘트는 1일 재령에서 40%정도에 도달되고 있는 반면, 3종 시멘트와 조강혼합시멘트는 거의 60% 정도에도달하고 있어 거푸집의 조기 탈형을 위해서는 3종 시멘트와 조강혼합시멘트가 유리하다는 것을 알 수 있다. 특히, 본 연구의 목적인 증기양생을 사용하지 않고 일반양생으로 조기강도를 확보하여야 하는 상황에서는 시멘트의 선정이 매우 중요하며 제안된 3종 시멘트와 조강혼합시멘트가 유효함을 나타내고 있다.
- 적용된 물-시멘트비에 따라 강도발현률에 다소 차이가 있지만 1종 시멘트는 1일 재령에서 40%정도에 도달되고 있는 반면, 3종 시멘트와 조강혼합시멘트는 거의 60% 정도에도달하고 있어 거푸집의 조기 탈형을 위해서는 3종 시멘트와 조강혼합시멘트가 유리하다는 것을 알 수 있다. 특히, 본 연구의 목적인 증기양생을 사용하지 않고 일반양생으로 조기강도를 확보하여야 하는 상황에서는 시멘트의 선정이 매우 중요하며 제안된 3종 시멘트와 조강혼합시멘트가 유효함을 나타내고 있다.
- 표와 그림 상에 나타난 결과에 따르면, 1종 시멘트를 사용할 경우 1일 목표 압축강도를 만족하기 위해서는 C/W=2.75 이상 즉, W/C=36% 이하이어야 하는 것으로 나타났다. 이와 반면에 3종 시멘트와 조강혼합시멘트는 배합상에서 계획한 C/W= 2.
후속연구
- 그러나 이 직선은 실험의 값들을 회귀 분석하여 얻은 값이고 실질적으로는 그림에서 보는 바와 같이 물-시멘트비가 높을 경우 분산되는 1일 재령에서의 강도 범위가 넓어 경우에 따라서는 동일 C/W비의 값에서 14MPa이하가 도출되기도 한다. 따라서 보다 정확한 통계처리를 수행하기 위해서는 상당량의 시험 데이터가 확보되어야 하며, 본 연구에서는 1일 강도 확보에 필요한 개략적인 물-시멘트비를 추정하는 기본 지표로만 활용되어야 할 것이다.
- 표와 그림에서와 같이 감수제의 사용량이 증가할수록 강도의 상승효과가 나타나고 있음을 알 수 있다. 따라서 콘크리트강도를 향상시키기 위해서는 강도발 현용 고성능감수제의 사용은 효과적이며, 그 양을 늘리게 되면 어느 정도 기대하는 강도확보가 가능할 것으로 판단된다. 특히, 1일에서는 사용량에 대해 크게 영향을 보이지 않지만, 재령이 경과함에 따라 고성능감수제의 사용량에 따른 효과가 상승하고 있음을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.