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초고강도 콘크리트에서 전기로 산화 슬래그 잔골재 사용에 의한 강도 증진 기구
Mechanism of Strength Development in Ultra High Strength Concrete Using the Electric Arc Furnace Oxidizing Slag as Fine Aggregate 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.25 no.1, 2013년, pp.3 - 9  

이승헌 (군산대학교 신소재공학과) ,  임두섭 (군산대학교 신소재공학과) ,  이승훈 (삼성물산(주) 건설부문) ,  이주하 (수원대학교 토목공학과)

초록
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초고강도 콘크리트에서 잔골재로 세척사 대신에 전기로 산화 슬래그를 사용했을 경우, 재령 91일 압축강도가 약 15 MPa 정도 향상되었다. 압축강도가 향상된 원인을 규명하기 위해 잔골재의 Ca 성분 용출 특성을 고찰하였고, 잔골재와 페이스트 계면에서의 미세조직, 기공율, 미소경도 및 Ca/Si 몰비를 검토하였다. 그리고 잔골재 형상에 의한 강도 증진 효과를 알아보기 위해 잔골재의 표면 거칠기를 AFM으로 측정하였다. 실험 결과, 초고강도 콘크리트에서 전기로 산화 슬래그 잔골재 사용에 의한 강도 증진 기구는 화학적 기구와 물리적 기구로 구분할 수 있다. 화학적 기구로는, 전기로 산화 슬래그에서 함유되어 있는 가용성 Ca 성분이 용출되어 잔골재와 페이스트 사이에 반응생성물을 형성시켜 조직을 치밀화 시킴으로 잔골재-페이스트간의 부착력을 증진 시키는 것으로 나타났다. 그리고 물리적 기구로는, 전기로 산화 슬래그 잔골재는 세척사에 비해 표면의 굴곡도가 2배 정도 커서, 잔골재와 페이스트 간의 interlocking strength를 증가시킴으로서 압축강도 발현에 기여하는 것으로 판단했다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In ultra high strength concrete, when electric arc furnace oxidizing slag is substituted for sea sand as fine aggregate, compressive strength was improved about 15 MPa. To figure out the cause of the improvement in compressive strength, this study considered the dissolution characteristics of Ca com...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그 결과 전기로 산화 슬래그가 세척사보다 압축강도가 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 이 연구는 초고강도 콘크리트 잔골재로 전기로 산화 슬래그를 사용할 경우 세척사보다 압축강도가 큰 이유를 골재와 페이스트 계면에서의 미세조직 특성을 고찰하여 그 원인을 규명하고자 한다.
  • 천이대를 개선하여 콘크리트의 강도를 증진시킬 수 있는 방안의 하나는 골재와 페이스트 사이의 부착력을 개선시키는 것이다. 예로서 Ca 성분을 함유한 골재를 사용하면 골재의 Ca 성분과 실리카 퓸의 Si 성분이 반응하여 C-S-H 수화물이 골재 계면에 생성되어 골재와 페이스트의 부착력은 증진되어 천이대는 개선된다.

가설 설정

  • 3) DSP 기술은 고성능AE감수제의 작용에 의해 물-시멘트 비를 저하시킴과 동시에 시멘트 입자의 분산성을 향상시키고, 더욱이 시멘트 입자 사이의 공극에 초미립자인 실리카 퓸을 치밀하게 집어넣어, 분체의 충전성을 현저하게 향상시킨 것이다. 또한 잘 분산된 실리카 퓸은 물과 같은 역할을 하여 유동성을 향상시켜 준다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DSP 기술은 어떤 기술을 의미하는가? 이러한 기술의 기본 개념은 Bache가 제안한 DSP(densified system containing homogeneously arranged ultra-fine particles) 기술이다.3) DSP 기술은 고성능AE감수제의 작용에 의해 물-시멘트 비를 저하시킴과 동시에 시멘트 입자의 분산성을 향상시키고, 더욱이 시멘트 입자 사이의 공극에 초미립자인 실리카 퓸을 치밀하게 집어넣어, 분체의 충전성을 현저하게 향상시킨 것이다. 또한 잘 분산된 실리카퓸은 물과 같은 역할을 하여 유동성을 향상시켜 준다.
초고강도 콘크리트는 무엇을 일컫는 말인가? 콘크리트의 고강도화는 구조물의 고층화, 대형화, 장대화의 실현과 구조물의 단면 감소에 의한 공간의 효율적 이용이라는 관점에서 주목 받고 있다. 초고강도 콘크리트는 실리카 퓸과 같은 초미분말의 혼화재와 고성능AE감수제를 이용하여 압축강도 100 MPa 이상, 물-결합재 비 25% 이하인 콘크리트로 일컬어지고 있으며, 최근에는 물-결합 재비 20% 이하에서도 주입성형이 가능하고 압축강도가 150 MPa 정도인 초고강도 콘크리트가 실용화되고 있다.1,2)
시멘트 수화반응에 더 많은 혼합수량이 사용되는데 여분의 물은 어떤 문제점을 일으키는가? 일반적으로 콘크리트는 시공성에 적합한 작업성을 확보하기 위해서 시멘트의 수화반응에 필요한 물량보다 더 많은 혼합수량이 사용된다. 이 여분의 물은 수화에 관여하지 않기 때문에 경화 후에 공극으로 남게 되어, 시멘트 경화체의 강도를 저하시키고, 골재와 시멘트 페이스트와의 계면에 천이대를 형성시켜 고강도화를 방해한다.6,7)
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참고문헌 (12)

  1. Yi, N. H., Kim, J. H. J., Han, T. S., Cho, Y. G., and Lee, J. H., "Blast-Resistant Characteristics of Ultra-High Strength Concrete and Reactive Powder Concrete," Construction and Building Materials, Vol. 28, Issue 1, 2012, pp. 694-707. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.09.014) 

  2. Michael, S. and Ekkehard, F., "Ultra High Performance Concrete: Research, Development and Application in Europe," Proceedings of the 7th International Symposium on the Utilization of UHS/HPC, Washington DC, 2005, pp. 51-77. 

  3. Bache, H. H., "Densified Cement/Ultra Fine Particles Based Materials," The 2nd International Conference on Superplasticizers in Concrete, Ottawa, Canada, 1981, pp. 1-35. 

  4. Matte, V. and Moranville, M., "Durability of Reactive Powder Composites: Influence of Silica Fume on the Leaching Properties of Very Low Water/Binder Pastes," Cement and Concrete Composites, Vol. 21, Issue 1, 1999, pp. 1-9. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0958-9465(98)00025-0) 

  5. Mino, I. and Sakai, E., "Engineering Concrete," Proceedings of the MRS International Meeting on Advanced Materials, Tokyo, Japan, Vol. 13, 1989, pp. 247-254. 

  6. Monteiro, P. J. M., Maso, J. C., and Ollivier, J. P., "The Aggregate-Mortar Interface," Cement and Concrete Research, Vol. 15, Issue 6, 1985, pp. 953-958. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/0008-8846(85)90084-5) 

  7. Zimbelman, R. A. "Contribution to the Problem of Cement- Aggregate Bond," Cement and Concrete Research, Vol. 15, Issue 5, 1985, pp. 801-808. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/0008-8846(85)90146-2) 

  8. Scrivener, K. L. and Nemati, K. M., "The Percolation of Pore Space in the Cement Paste/Aggregate Interfacial Zone of Concrete," Cement and Concrete Research, Vol. 26, Issue 1, 1996, pp. 35-40. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/0008-8846(95)00185-9) 

  9. Diamond, S., "Consideration in Image Analysis as Applied to Investigations of the ITZ in Concrete," Cement and Concrete Composites, Vol. 23, Issue 2-3, 2001, pp. 171-178. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0958-9465(00)00085-8) 

  10. Prokopski, G. and Halbiniak, J., "Interfacial Transition Zone in Cementitious Materials," Cement and Concrete Research, Vol. 30, Issue 4, 2000, pp. 579-583. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00210-6) 

  11. Tullin, A., Mustafa, T., and Tahir, C., "Effect of Coarse Aggregate Size and Matrix Quality on ITZ and Failure Behavior of Concrete under Uniaxial Compression," Cement and Concrete Composites, Vol. 26, Issue 6, 2004, pp. 633-638. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0958-9465(03)00092-1) 

  12. Zimbelman, R., "A Contribution to the Problem of Cement- Aggregate Bond, " Cement and Concrete Research, Vol. 15, Issue 5, 1985, pp. 801-808. (doi: http://dx.doi.org/10.1016/0008-8846 (85)90146-2) 

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