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매스부재를 고려한 고강도콘크리트의 수화발열상승속도 조절에 따른 자기수축 특성
Properties of Autogenous Shrinkage according to Hydration Heat Velocity of High Strength Concrete Considering Mass Member 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.12 no.4, 2012년, pp.369 - 376  

구경모 (Department of Architectural Engineering, Chungnam University) ,  김규용 (Department of Architectural Engineering, Chungnam University) ,  홍성현 (Department of Architectural Engineering, Chungnam University) ,  남정수 (Department of Architectural Engineering, Chungnam University) ,  신경수 (Department of Architectural Engineering, Chungnam University) ,  길배수 (Research Institute of Technology, Tripod Co.)

초록
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본 연구에서는 초기재령에 있어 매스부재를 고려한 고강도콘크리트에 대해 수화발열상승속도를 저감시키기 위한 방안의 일환으로 열흡수성능이 있는 상전이물질을 사용하였다. 또한 수화발열상승속도의 조절에 의한 고강도콘크리트의 자기수축 특성 변화를 분석하고자 하였다. 그 결과, 상전이물질은 시멘트 수화반응을 촉진함으로서 초기재령에 빠른 응결시간과 높은 압축강도 발현을 나타냈다. 또한 수화열 및 수화발열상승속도를 저감시키고, 자기수축량을 감소시키는 결과를 나타내었다. 이를 통해 초기재령의 수화발열상승 속도의 조절에 의해 자기수축량의 저감이 가능하다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, to reduce the hydration heat velocity (HHV) of high-strength mass concrete at early ages, phase change materials (PCM) that could absorb hydration heat were applied, and the changes in autogenous shrinkage were investigated, as well as the relationship between the hydration temperatur...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 초기재령에 있어 매스부재를 고려한 고강도콘크리트에 대해 수화발열상승속도를 저감시키기 위한 방안의 일환으로 열흡수성능이 있는 상전이물질을 사용하였다. 또한 수화발열상승속도의 조절에 의한 고강도콘크리트의 자기수축 특성 변화를 분석하고자 하였다. 그 결과, 상전이물질은 시멘트 수화반응을 촉진함으로서 초기재령에 빠른 응결시간과 높은 압축강도 발현을 나타냈다.
  • 본 연구에서는 매스부재를 고려한 고강도콘크리트의 수화 발열상승속도를 제어하기 위한 재료적인 방안으로서 발생된 수화열을 흡수할 수 있는 상전이물질을 사용하였다. 이에 따른 W/C 20%의 고강도 콘크리트에 대해 자기수축 특성의 변화, 그리고 수화열 및 자기수축의 상관성을 검토하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 매스부재를 상정한 고강도콘크리트에 대해 수화발열상승속도를 조절함으로써 자기수축에 미치는 영향을 검토하고자 하였다. 여기에서 수화발열상승속도를 조절하는 메커니즘은 재료적 방안으로서 크게 세가지로 구분할 수 있다.
  • 본 연구에서는 초기재령에 있어 매스부재를 고려한 고강도콘크리트에 대해 수화발열상승속도를 저감시키기 위한 방안의 일환으로 열흡수성능이 있는 상전이물질을 사용하였다. 또한 수화발열상승속도의 조절에 의한 고강도콘크리트의 자기수축 특성 변화를 분석하고자 하였다.
  • 이 중 본 연구에서는 수화열 및 수화발열상승속도 조절제로서 실제 초고층 건축물에 적용되고 있는 상전이물질을 활용하여 발생된 수화열을 저감시킴으로서 이에 따른 수화열 및 자기수축의 특성을 정량적으로 제시하고자 하였다.
  • 이를 바탕으로 본 연구에서는 상전이물질을 활용하여 수화발열상승속도를 조절함으로서 수화열과 자기수축과의 상관관계를 수치적으로 제시하였다.
  • 이에 건축 생산현장에서는 태양에너지 또는 댐과 같은 매스부재 구조물의 높은 수화열에 의한 영향 또는 문제점을 줄이기 위해 PCM을 적용하고 있다[8]. 이와 같은 원리로 본 연구에서는 초기재령에 있어 고강도콘크리트 내에서 발생하는 수화열의 흡수와 수화발열상승속도의 저감을 목적으로 PCM을 적용하였다. Table 4는 PCM의 물리적 성질을 나타낸 것으로, 분말형 스트론튬계 수화물의 PCM을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고강도콘크리트는 어떠한 특징을 가지는가? 시멘트가 물과 반응하면 수화반응과 함께 수화열 및 수축 현상이 발생한다. 특히 고강도콘크리트의 경우 낮은 물바인더비와 높은 결합재량에 의해 초기에 높은 수화열 및 자기 수축이 나타나며, 이는 부재의 치수가 증가됨에 따라 더욱 심화된다. 이에 많은 연구자들이 수화열과 자기수축의 상관성을 구명하기 위해 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 대상으로 초기재령의 수화발열량, 수화열 이력 및 자기수축의 발현율 등을 중심으로 비교․분석하였으며, 둘 간의 밀접한 상관성을 언급하였다[1,2,3].
수화열 및 수축 현상의 발생 원인은 무엇인가? 시멘트가 물과 반응하면 수화반응과 함께 수화열 및 수축 현상이 발생한다. 특히 고강도콘크리트의 경우 낮은 물바인더비와 높은 결합재량에 의해 초기에 높은 수화열 및 자기 수축이 나타나며, 이는 부재의 치수가 증가됨에 따라 더욱 심화된다.
수화발열상승속도를 조절하는 메커니즘은 무엇인가? 1) 수화발열량의 제어 : 수화열을 발생시키는 결합재의특성 제어 (저열시멘트, 고로슬래그미분말 등의 사용)[4] 2) 시멘트수화반응속도의 제어 (지연제, 마이크로캡슐형 지연제 등의 사용) 3) 수화반응에 의해 발생된 수화열의 제어 (잠열재, 상전이 물질 등의 사용) [5]
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참고문헌 (10)

  1. Tazawa E, Miyazawa S. Influence of cement and admixtures on autogenous shrinkage of cement paste, Cement and Concrete Research. 1995;25(2):281-7. 

  2. Loukili A, Chopin D, Khelidj A, Touzo J. A new approach to determine autogenous shrinkage of mortar at an early age considering temperature history. Cement and Concrete Research. 2000;30(6):915-22. 

  3. Turcrya P, Loukilia A, Barcelob L, Michel J. Can the maturity concept be used to separate the autogenous shrinkage and thermal deformation of a cement paste at early age. Cement and Concrete Research. 2002;32(9):464-72. 

  4. Kim GY, Lee EB, Koo KM. Hydration Heat and Autogenous Shrinkage of High-Strength Mass Concrete. Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2009 Nov;9(2):509-16. 

  5. Zhang D, Li Z, Zhou J, Wu K. Development of thermal energy storage concrete. Cement and Concrete Research. 2004;34(6):927-34. 

  6. Korea Standard Association. [KS F 2586 Standard test method for autogenous shrinkage and expansion of cement paste, mortar and concrete]. KSA (Korea); 2010. 8 p. Korean 

  7. Meling H, Cabeza LF. Heat and cool storage with PCM-An up to date introduction into basics and applications. 1st ed. Berlin (Germany): Spring; 2008. p. 64-9. 

  8. Kim YR, Kim DS, Khil BS, Kim OJ, Lee DB. An experimental study on properties of concrete using latent heat binder. Journal of the Korea Concrete Institute. 2008 Oct;20(5):661-8. 

  9. Kang SM, Kang HJ, Song MS, Park PH. A Study on the Early Hydration-Retarding Mechanism of Polymer Modified Cement. Proceedings of the Korea Concrete Institute; 2009 may 29; Hanyang university. Seoul (Korea): Korea Concrete Institute; 2009. p. 221-2. 

  10. Ei-ichi T, Shingo M. Prediction Model for Shrinkage of Concrete Including Autogenous Shrinkage, Proceedings of Sixth International Conference.; in: F.-J. Ulm, Z.P. Bazant, F.H. Wittmann, Editors, Creep, Shrinkage and Durability Mechanics of Concrete and Other Quasi-Brittle Materials.: Elsevier Science Ltd.; 2001. p. 735-46. 

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