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경량골재 콘크리트의 배합설계 및 목표 콘크리트 기건밀도의 결정
Mix Design of Lightweight Aggregate Concrete and Determination of Targeted Dry Density of Concrete 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.13 no.5, 2013년, pp.491 - 497  

양근혁 (Department of Plant.Architectural Engineering, Kyonggi University)

초록
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본 연구의 목적은 구조용 경량골재 콘크리트의 배합설계 절차를 확립하고, 설계강도로부터 콘크리트 목표 기건밀도의 범위를 평가하는 것이다. 본 절차를 확립하기 위해, 기존 347 실험데이터의 비선형 회귀분석 및 두 경계조건 (절대용적 및 콘크리트 기건밀도)에 기반한 수학적 모델을 구성하였다. 배합설계 모델제시 결과, 설계강도에 대한 물-시멘트비와 콘크리트 기건밀도는 굵은골재 체적비의 증가와 함께 감소하는데, 이 경향은 모래 경량보다는 전 경량골재 콘크리트에서 현저하였다. 경량골재 콘크리트의 기건단위는 설계강도에 따라 임의의 범위에서 설정되어야 하는데, 이는 제시된 모델에 의해 평가될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The objective of the present study is to establish a straightforward mixture proportioning procedure for structural lightweight aggregate concrete (LWAC), and evaluate the selection range of the targeted dry density of concrete against the designed concrete compressive strength. In developing this p...

주제어

#경량골재콘크리트   #배합설계   #기건밀도   #압축강도  

AI 본문요약
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문제 정의

  •  LWAC의 압축강도는 물-시멘트비와 함께 기건밀도와 밀접한 상관관계가 있으므로 이들을 평가할 수 있는 모델도 제시하였다.
  • 기존 LWAC 데이터들의 제공원들은 골재의 품질, 배합, 타설, 양생 및 측정방법 등에 있어서 매우 다양한 조건으로 있기 때문에 높은 상관계수(\(R^2\))를 얻기가 매우 어려웠다. 본 연구에서 제시하는 배합설계 절차는 LWAC의 목표성능에 대한 첫 번째 시험배합을 제시하기 위한 것이다. 따라서 모델제시를 위한 회귀분석에서 \(R^2\)는 비교적 용인될 수 있는 범위로 설정하였으며, 그에 따라 각 영향변수들을 시행착오 방법에 의해 조절하였다.
  • 더구나 LWAC 배합을 위한 \(V_G\)의 결정은 사용하는 골재의 물리적 특성 및 설계강도하에서 목표 γcon 이 달성될 수 있는지도 고려되어야만 한다. 본 연구에서는 \(V_G\)값의 결정에서 이들 변수들의 영향을 고려하기 위하여 두 경계조건하에서 수학적 모델을 설정하였다. 첫 번째 경계조건으로서 배합에 이용된 각 재료의 단위용적중량과 콘크리트 γcon의 상관관계를 적용하였다.
  • 본 연구의 목적은 구조용 경량골재 콘크리트의 배합설계 절차를 확립하고, 설계강도로부터 콘크리트 목표 기건밀도의 범위를 평가하는 것이다. 본 절차를 확립하기 위해, 기존 347 실험데이터의 비선형 회귀분석 및 두 경계조건 (절대용적 및 콘크리트 기건밀도)에 기반한 수학적 모델을 구성하였다.
  • 본 연구의 목적은 목표성능에 대한 LWAC의 배합설계 절차를 제시하고, 이에 기반하여 골재 체적 및 설계강도에 따른 콘크리트 기건밀도의 변화를 평가하는 것이다. 배합설계 단계에서 설정한 콘크리트의 목표성능은 초기 슬럼프, 공기량, 28일 압축강도 및 기건밀도이다.
  • 감수제는 콘크리트 구성을 위한 필수 재료가 아니며, 감수제 첨가가 콘크리트 슬럼프 변화에 미치는 영향을 일반화하는 것은 관련 자료들의 부족으로 비현실적이다. 이에 본 연구에서는 감수제가 첨가되지 않은 LWAC를 대상으로 슬럼프 평가모델을 제시하였다. 콘크리트의 \(S_i \)는 일반적으로 W, \(V_G\) 및 \(v_A\)가 증가할수록 증가한다[6].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구조용 경량골재 콘크리트란 무엇인가? 구조용 경량골재 콘크리트(lightweight aggregate concrete, LWAC)는 일반적으로 KS F 2534에 부합하는 경량골재를 사용하고, 28일 압축강도가 15 MPa 이상, 기건밀도가 1,400~2,000 kg/m3인 콘크리트로 정의된다[1]. 경량골재 콘크리트는 지속가능 기술 측면에서 다음과 같은 다양한 장점을 갖는다; 낮은 열전도율은 건축물의 냉․난방을 위해 소비되는 에너지와 에너지 사용에 따른 CO2 배출양을 절감할 수 있으며, 낮은 밀도는 부재의 고정하중을 줄임으로서 단면 크기를 줄여 천연자원 소비를 줄일 수 있다[2].
LWAC의 배합설계가 일반골재 콘크리트에 비해 복잡하고 고려해야 할 요소들이 많은 이유는 무엇인가? 일반적으로 LWAC의 배합설계는 사용골재의 높은 흡수율과 낮은 비중으로 인해 일반골재 콘크리트에 비해 다소 복잡하고 고려해야 할 요소들이 많다. 특히 일반골재 콘크리트와는 달리 배합에 이용되는 경량골재의 비중 및 단위용적중량과 투입 체적은 콘크리트의 압축강도에 중요한 영향을 미친다.
LWAC의 현장적용에 있어 경량골재 콘크리트의 생산단계에서부터 어려움이 발생하는 이유는 무엇인가? 전 세계적으로 지속가능 건설기술에 대한 요구가 증가하고 있으며, 특히 국내에서도 2013년도부터 년간 약 20만 m3의 인공경량골재 생산이 계획되어 있어 LWAC의 적용에 대한 관심은 지속적으로 높아지고 있다. 하지만 LWAC의 현장적용에서는 목표성능에 대한 합리적인 배합설계 방법론 및 유사품질의 골재를 사용한 기존 배합예의 부족으로 콘크리트 생산단계에서부터 어려움이 발생하고 있는 실정이다[3-5].
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참고문헌 (8)

  1. Korea Concrete Institute. Standard specification of concrete. Seoul (Korea): Gimundang; 2009. 360 p. 

  2. Sim JI, Yang KH. Structural safety of lightweight aggregate concrete. Magazine of Korea Concrete Institute. 2011 Sep;23(5):27-32. 

  3. Choi JJ. Mix proportioning and constructability of lightweight aggregate concrete. Magazine of Korea Concrete Institute. 2011 Sep;23(5):18-26. 

  4. ACI Committee 211. Standard practice for selecting proportions for structural lightweight concrete (ACI 211.2-98). Farmington Hills, MI: American Concrete Institute; 1998. 20 p. 

  5. Yang KH. Modeling of the mechanical properties of structural lightweight concrete based on size effects. Kyonggi University(Korea); 2011. Report No.: 2009-0067189. Supported by the National Research Foundation of Korea. 

  6. Neville AM. Properties of concrete. Edinburgh Gate: Addison Wesley Longman; 1995. 844 p. 

  7. AIJ. Guideline and commentary for mixture proportioning of concrete. Tokyo (Japan): Architectural Institute of Japan; 1999. 223 p. 

  8. Nowak AS, Szerszen MM. Reliability-based calibration for structural concrete: phase 1: University of Michigan(US); 2001. Report No.: UMCEE 01-01. 

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