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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 국내 쇄석 골재의 알칼리-실리카 반응성을 평가하기 위하여 화학적 방법 및 모르타르 봉 방법과 병행하여 콘크리트 각주 방법을 적용하였으며 시험방법에 따라 동일한 골재에 대한 알칼리-실리카 반응성 판정결과를 비교·분석하고자 하였다.
제안 방법
- ASTM C 1260 촉진 모르타르 봉 시험방법은 재령 14일(타설 후 16일)에 알칼리-실리카 반응에 의한 모르타르의 길이 변화를 측정하여 팽창률이 0.2% 이상이면 반응성 있음으로, 0.1% 미만이면 반응성 없음으로, 0.1~0.2%이면 잠재 반응성이나 재령 28일까지의 길이 변화를 측정한 후 판정한다.
- 국내 쇄석 골재의 알칼리-실리카 반응성을 평가하기 위하여 대규모 피해 사례가 발생한 구간에 위치한 보령 폐석산에서 채취한 5종의 골재를 대상으로 KS F 2545 화학적 방법, KS F 2546 모르타르 봉 방법, ASTM C 1260 촉진 모르타르 봉 방법 그리고 ASTM C 1293 콘크리트 각주 방법을 적용한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 002mm까지 측정한다. 또한, 콘크리트 각 주의 양 끝단에 설치된 스터드까지의 길이를 0.01mm까지 측정 가능한 다이얼 게이지가 설치된 길이 변화 측정기로 양생 전 길이를 측정한다.
- 초기 측정이 완료된 콘크리트 각주는 밀폐용 반응조를 이용하거나 충분히 적힌 부직포로 감싼 후 폴리프로필렌 밀폐 용기에 넣고 38±2℃가 유지되는 항온기에서 길이 변화를 유도한다. 영점 길이 변화 측정 후 콘크리트 각주의 길이 변화는 재령 7일, 28일, 56일 그리고 3, 6, 9, 12개월에 측정하고 필요하다면 6개월마다 측정하며 콘크리트의 상태 및 균열 발생 여부를 육안으로 확인한다.
- 콘크리트 각주의 크기는 75×75×85mm로 3개/조로 제작하며, 콘크리트 각주의 양 끝단에는 길이 변화 측정을 위한 스터드를 설치한다.
대상 데이터
- 골재는 알칼리-실리카 반응에 의한 대규모 파손이 발생한 서해안 고속도로 콘크리트 포장 구간에 위치한 충남 보령의 폐석산에서 5종을 채취하여 사용하였다. 골재의 암석학적인 분석결과는 Table 3과 같다.
이론/모형
- 국내 쇄석 골재의 알칼리-실리카 반응성을 평가하기 위하여 화학적 방법으로 KS F 2545, 모르타르 봉의 길이 변화를 측정하는 방법으로 KS F 2546과 ASTM C 1260 그리고 콘크리트 각주의 길이 변화를 측정하는 방법으로 ASTM C 1293을 적용하였다.
성능/효과
- 1. KS F 2545 화학적 시험방법에서는 5종의 골재 모두 잠재 반응성 이상으로 판정되었으나 KS F 2546 모르타르 봉 시험방법에서는 5종의 골재 모두 반응성 없음으로 판정되어 5종 골재 모두 반응성 없음으로 판정할 수 있다.
- 2. ASTM C 1260에서는 5종의 골재 중 실트암과 이암은 반응성 있음으로 안산암-2는 반응성 없음으로 규장질유리질응회암과 안산암-1은 잠재 반응성으로 판정되었으나 반응성 있음의 경향을 보이고 있다.
- 3. ASTM C 1293에서는 5종의 골재 모두 반응성 없음으로 판정되었다.
- 4. 동일한 모르타르 봉을 이용한 KS F 2546과 ASTM C 1260은 모르타르 봉의 길이 변화를 유도하는 기간 동안 외부로부터 유입되는 알칼리 및 농도, 습도, 온도와 같은 시험조건 차이로 알칼리-실리카 반응성 판정 결과가 서로 다르게 나타났다.
- 5. 동일한 골재를 대상으로 평가한 결과 시험방법에 따라 알칼리-실리카 반응성이 서로 다르게 판정되어 시험방법에 따른 상관성이 낮은 것으로 나타났다.
- 3과 같다. 5종 골재 모두 재령 3개월의 팽창률이 0.05% 미만이며, 재령 6개월의 팽창률도 0.1% 미만이므로 반응성 없음으로 판정할 수 있다.
- 6. 외부로부터 공급되는 알칼리의 영향이 알칼리-실리카 반응에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타나 촉진 모르타르 봉 방법이 콘크리트 구조물에 가해질 수 있는 노출환경 조건을 가장 적절하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.
- 만약 재령 28일을 기준으로 고려한다면 안산암-2를 제외한 4종의 골재 모두 반응성 있음으로 판정할 수 있으며, 안산암-2의 경우에도 잠재 반응성에 가까운 팽창을 보이고 있다. 또한, 재령 28일 이후에는 5종 골재 모두 잠재 반응성 이상으로 판정될 가능성이 높을 것으로 판단된다.
- 모르타르 봉이 1N NaOH 수용액에 수침되어 있어 외부로부터의 알칼리 공급이 지속적으로 이루어지므로 모든 골재에서 재령이 증가할수록 모르타르 봉의 팽창률이 증가하는 경향을 보이고 있다. 만약 재령 28일을 기준으로 고려한다면 안산암-2를 제외한 4종의 골재 모두 반응성 있음으로 판정할 수 있으며, 안산암-2의 경우에도 잠재 반응성에 가까운 팽창을 보이고 있다.
- 보령 폐석산에서 채취한 5종의 임의의 쇄석 골재를 대상으로 4종류의 시험방법에 따라 알칼리-실리카 반응성을 평가하였으나 시험방법에 따라 그 결과가 서로 다르게 판정될 수 있다는 것을 확인하였다. 그러나 외부로부터 공급되는 알칼리의 영향과 같이 노출환경 조건이 알칼리-실리카 반응에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으므로 촉진 모르타르 봉 방법이 콘크리트 구조물에 가해질 수 있는 노출 환경을 가장 적절하게 모사할 수 있는 것으로 판단된다.
- 이암과 안산암-2의 경우 재령 12개월에서의 최종 팽창률은 0.04% 미만으로 알칼리-실리카 반응성이 없는 것으로 판정되었지만 재령 9개월과 12개월에서 상대적으로 콘크리트의 팽창률이 각각 0.036%, 0.039% 증가하여 만약 건조수축의 영향을 배제할 수 있다면 알칼리-실리카 반응성 판정 결과에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
- 7. 향후 알칼리-실리카 반응으로 파손이 발생한 콘크리트 구조물로부터 채취한 반응성 골재를 대상으로 시험방법에 따른 정량적인 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
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