본 연구에서는 CA계 슬래그와 무수석고를 사용하여 수축저감제를 제조하였으며, 모르타르의 압축강도와 건조수축 특성을 향상시키기 위해서 상기 수축저감제를 첨가하였다. 모르타르의 응결시간, 길이변화율 및 압축강도는 수축저감제의 배합비율에 따라 변화하였다. 슬래그가 0~7%까지 첨가된 모르타르는 슬래그 첨가량 증가에 따라 응결시간이 짧아졌으며, 7일까지의 길이변화율은 유사하였다. 7일 양생조건의 압축강도는 $C_{12}A_7$계 슬래그 첨가량 증가에 따라 증가되었다. $C_{12}A_7$계 슬래그가 6% 첨가된 모르타르의 28일 강도는 약 36 MPa이었으며, 35일에서의 건조수축율은 가장 낮은 값을 나타내었다. 그러므로 $C_{12}A_7$계 슬래그가 6% 첨가된 모르타르에서 우수한 물리적 특성을 발현하는 것으로 판단할 수 있었다.
본 연구에서는 CA계 슬래그와 무수석고를 사용하여 수축저감제를 제조하였으며, 모르타르의 압축강도와 건조수축 특성을 향상시키기 위해서 상기 수축저감제를 첨가하였다. 모르타르의 응결시간, 길이변화율 및 압축강도는 수축저감제의 배합비율에 따라 변화하였다. 슬래그가 0~7%까지 첨가된 모르타르는 슬래그 첨가량 증가에 따라 응결시간이 짧아졌으며, 7일까지의 길이변화율은 유사하였다. 7일 양생조건의 압축강도는 $C_{12}A_7$계 슬래그 첨가량 증가에 따라 증가되었다. $C_{12}A_7$계 슬래그가 6% 첨가된 모르타르의 28일 강도는 약 36 MPa이었으며, 35일에서의 건조수축율은 가장 낮은 값을 나타내었다. 그러므로 $C_{12}A_7$계 슬래그가 6% 첨가된 모르타르에서 우수한 물리적 특성을 발현하는 것으로 판단할 수 있었다.
In this study, shrinkage reducing agent was fabricated with $12CaO{\cdot}7Al_2O_3(C_{12}A_7)$ of CA-based slag and anhydrite. Mortars added shrinkage reducing agent were experimented for enhancement of shrinkage reduction and compressive strength. The properties of setting time, length ch...
In this study, shrinkage reducing agent was fabricated with $12CaO{\cdot}7Al_2O_3(C_{12}A_7)$ of CA-based slag and anhydrite. Mortars added shrinkage reducing agent were experimented for enhancement of shrinkage reduction and compressive strength. The properties of setting time, length change and compressive strength of mortar changed with mixing ratios. From 0% to 6% $C_{12}A_7$-based slag, setting times got shorter and length changes of mortars were similar to 7days. From 1day to 7days, the more mortar had $C_{12}A_7$-based slag, the higher compressive strength. At 28days, compressive strength of mortars with 6% $C_{12}A_7$-based slag was about 36MPa. After 35days, mortar with 6% $C_{12}A_7$-based slag had the lowest ratio of shrinkage reduction. So mortar with 6% $C_{12}A_7$-based slag had the excellent characteristics such as compressive strength and shrinkage reduction ratio.
In this study, shrinkage reducing agent was fabricated with $12CaO{\cdot}7Al_2O_3(C_{12}A_7)$ of CA-based slag and anhydrite. Mortars added shrinkage reducing agent were experimented for enhancement of shrinkage reduction and compressive strength. The properties of setting time, length change and compressive strength of mortar changed with mixing ratios. From 0% to 6% $C_{12}A_7$-based slag, setting times got shorter and length changes of mortars were similar to 7days. From 1day to 7days, the more mortar had $C_{12}A_7$-based slag, the higher compressive strength. At 28days, compressive strength of mortars with 6% $C_{12}A_7$-based slag was about 36MPa. After 35days, mortar with 6% $C_{12}A_7$-based slag had the lowest ratio of shrinkage reduction. So mortar with 6% $C_{12}A_7$-based slag had the excellent characteristics such as compressive strength and shrinkage reduction ratio.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 28일 전후에도 팽창에 기여할 수 있는 물질로, 무수석고와 CA계 광물 중 12CaO·7Al2O3(C12A7)을 주결정상으로 하는 수축저감제(열연슬래그)와 이를 사용한 수축저감 모르타르를 개발하고자 하였다.
본 연구에서는 시멘트 수화반응이 종료될 때까지 수화 반응에 기여할 수 있는 수축저감제로 C12A7계 슬래그인 열연슬래그를 검토하였다. 즉 시멘트 모르타르의 수화기간 동안 계속 팽창할 수 있는 열연슬래그를 실험하였으며, 본 연구 범위 내에서 다음과 같은 결론을 도출하였다.
제안 방법
길이 측정용 모르타르 시편은 탈형 후 곧바로 길이를 측정(1일)하였으며, 이후 20±2℃ 조건의 실험실에서 35일 동안 기건 양생하였다.
또한 모르타르 길이변화율을 측정·분석하기 위하여, 4×4×16cm의 시편을 제조한 후, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일 동안 기건 양생하였다.
상기 배합비를 기준으로, 무수석고를 열연슬래그로 치환·첨가하였다. 무수석고 치환 첨가량은 3%, 6%, 9%, 12% 및 15%로 하였다. 상기 수축저감제 배합비를 기준으로, OPC를 65% 첨가하여 모르타르용 결합재로 사용하였다.
5%로 나타났으며, H제철사에서는 년간 약 2만톤의 열연슬래그가 배출되고 있다. 무수석고와 열연슬래그의 함량을 달리하여 각각의 원료들을 배합한 후 물성을 평가하였으며, 이들 배합비를 Table 1에 나타내었다.
본 연구에서는 무수석고와 C12A7계 슬래그로 열연슬래그를 사용하여 모르타르의 물리적 특성을 분석·평가하였다.
상기 배합비를 기준으로, 무수석고를 열연슬래그로 치환·첨가하였다.
무수석고 치환 첨가량은 3%, 6%, 9%, 12% 및 15%로 하였다. 상기 수축저감제 배합비를 기준으로, OPC를 65% 첨가하여 모르타르용 결합재로 사용하였다.
길이 측정용 모르타르 시편은 탈형 후 곧바로 길이를 측정(1일)하였으며, 이후 20±2℃ 조건의 실험실에서 35일 동안 기건 양생하였다. 양생기간 중 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일까지 길이변화를 측정하였으며, 이들 값과 탈형 후 길이 측정값의 차이로 길이 변화율을 계산하였다.
계 슬래그인 열연슬래그를 검토하였다. 즉 시멘트 모르타르의 수화기간 동안 계속 팽창할 수 있는 열연슬래그를 실험하였으며, 본 연구 범위 내에서 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이론/모형
이때 결합재(수축저감제+시멘트)를 100%로 고정한 후, 모래는 264%를, 혼합수는 62%를 혼합하였다. 혼합이 종료된 수축저감 모르타르는 KS L 5201에 따라 플로우, 응결 및 압축 강도 등을 측정하였다. 또한 모르타르 길이변화율을 측정·분석하기 위하여, 4×4×16cm의 시편을 제조한 후, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일 동안 기건 양생하였다.
성능/효과
1의 경우, 7일 및 28일 압축강도는 KS 규격에 미치지 못하는 수준으로 좀 더 높은 강도 값을 발현해야 할 것으로 판단되었다. 그러므로 열연슬래그 첨가에 따른 압축강도 증진효과가 동반될 경우, 건조 시멘트 모르타르로의 적용이 좀 더 유리할 것으로 사료되었다.
그러나 초결에서 종결까지의 시간 차이는 20분 정도 길어졌다. 무수석고를 9%, 열연슬래그를 6% 첨가한 No.3도 초결 7시간 20분, 종결 9시간으로 초결이 짧아졌지만, 초결에서 종결까지의 시간 차이는 더욱 증가하였다.
모르타르 건조수축율은 열연슬래그 6% 첨가조건에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 압축강도는 초기재령에서는 열연슬래그만을 사용하였을 때 가장 우수하였고, 장기재령에서는 열연슬래그와 무수석고가 적정량 혼합 사용된 모르타르가 우수하였다. 이는 열연슬래그가 시멘트와 모르타르 등의 물성 변화에 영향을 줄 수 있음을, 또한 건조수축 특성에도 큰 영향을 줄 수 있음을 의미하는 것이다.
양생일 증가에 따라, 모든 모르타르에서 길이 수축현상을 관찰할 수 있었다. 그러나 14일 이후에는 수축율이 크게 감소하였으며, 28일과 35일은 유사한 결과치를 나타내었다.
4에 나타내었다. 열연슬래그 함량이 증가할수록 초기 3일과 7일 압축강도는 상승하는 특성을 발현하였다. 즉 열연슬래그를 15% 첨가한 No.
6 222mm이었다. 즉 무수석고 대비 열연슬래그 함량이 증가할수록 플로우 값은 감소하였다. 이는 열연슬래그가 주수 후 빠르게 수화 반응에 참여하여, CAH 계열의 수화물을 생성시키기 때문으로 추정된다.
열연슬래그 함량이 증가할수록 초기 3일과 7일 압축강도는 상승하는 특성을 발현하였다. 즉 열연슬래그를 15% 첨가한 No.6 모르타르에서 가장 높은 값(10.5MPa)을, 열연슬래그가 첨가되지 않은 No.1에서 가장 낮은 값(8.9MPa)을 나타내었다. 7일 압축강도 또한 No.
후속연구
이는 열연슬래그가 시멘트와 모르타르 등의 물성 변화에 영향을 줄 수 있음을, 또한 건조수축 특성에도 큰 영향을 줄 수 있음을 의미하는 것이다. 그러므로 C12A7계 슬래그는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트 등의 수축저감과 강도증진용으로 적용될 수 있을 것으로 사료되었다.
그러므로 시멘트 수화반응이 대부분 종료될 동안, 시멘트 수화반응 및 수분 증발에 의한 수축을 보상해 줄 수 있는 계속적인 팽창이 동반된다면 수축은 크게 줄어들 것이다. 또한 산업부산물로 경제성까지 확보할 수 있다면 더욱 효과적일 것이다. 즉 시멘트 수화 기간 동안, 계속해서 수화반응하여 팽창에 기여할 수 있는 물질 개발이 시급한 상황인 것이다.
이는 C3A 광물과 무수석고가 반응하여 생성된 에트링자이트(C3A ‧ 3CaSO4 ‧ 32H2O) 함량과 연계된 것으로 추정되었다. 즉 열연슬래그 6%와 무수석고 9% 조건에서 가장 많은 에트링자이트(C3A ‧ 3CaSO4 ‧ 32H2O)가 생성되어 초결을 짧게 하는 것으로 추정되었으며, 향후 추가 연구를 통해 상기 응결 현상을 입증하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시멘트와 불이 반응하여 수화반응이 진행될 경우 수화물의 수축은 어떻게 변화하는가?
일반적으로 시멘트는 물과 반응하여 수화반응이 진행되는데 이때 수화물은 수축이 발생하며, 혼합수 함량이 증가할수록 수축은 더욱 커지게 된다. 시멘트 경화체의 수축이 커질수록, 경화체 균열은 더욱 증가하는 것으로 알려져 있다.
시멘트에서 석고의 역할은?
Sakai(1980) 등은 시멘트 결정 중 하나인 C3A와 석고를 반응시켰을 경우, 에트링자이트 생성은 초기 수화 6시간 이내에 최대치에 도달한 후 점차 모노설페이트(3CaO ‧ Al2O3 ‧ CaSO4 ‧ 12H2O)로 변화한다고 하였다. 그러므로 석고의 주 역할은 C3A의 급결을 방지하여 시멘트의 응결을 조절하며, 그 외에도 초기에 C3S의 수화를 촉진시켜 단기 강도의 향상, 또한 C3A와 반응하여 생성된 에트링자이트 결정 성장압으로 인한 건조수축의 저감 및 내화학성 향상 등의 목적으로 사용되고 있다. 이는 초기에 더욱 많은 팽창을 일으키도록 유도하여, 장기 수축을 보상해 주기 위해서이다.
시공 후 심각한 균열하자를 해결하는 방법은?
2009) 최근까지도 균열 문제를 해결하기 위해 다양한 방안이 도출되고 있는 상황이다. 이중 대표적인 방법으로는 골재 형상 및 크기를 제어하는 방법, 혼합수 함량을 낮추는 방법, 다양한 수축저감제(팽창제)를 사용하는 방법 등을 들 수 있다.
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