Kim, Dongbaek
(Department of Civil, Safety＆Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
,
Lee, Kwangjae
(Department of Civil, Safety＆Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
내구성은 콘크리트 구조물의 안전성과 경제성에 직접적으로 연관되므로 매우 중요한 사항인데, 최근 들어 콘크리트의 내구성에 사회적, 공학적 관심이 집중되면서 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 콘크리트의 염해나 탄산화, 동결융해 등의 열화요인은 독립적이 아닌 복합적인 형태로 작용하게 되는데, 이러한 열화현상을 저감하는 한 방편으로 사용하는 플라이 애쉬는 콘크리트 혼화재 중에서 사용빈도가 매우 높다. 또한 플라이 애쉬는 유동성 증진을 통한 내구성의 향상과, 수화열 저감을 통한 균열감소 및 장기강도 증진 등의 효과가 있으며, 시멘트를 대체하여 결합재로서 경제적인 효과를 유발하는 장점도 가지고 있다. 그러나 플라이 애쉬는 그 품질의 편차가 크고, 경우에 따라서 미연 탄소분에 의한 AE제 흡착 등으로 인하여 콘크리트의 내구성 및 강도를 저하시킬 수 있는 요소를 내포하고 있으므로 사용 시 주의가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 치환율의 플라이 애쉬를 혼입한 콘크리트를 경화 전후에 특성실험을 한 다음, 그 결과를 분석 고찰함으로써 열화를 저감하고, 내구성을 갖는 콘크리트를 제조하기 위하여 혼화재 및 결합재로서의 적용성 및 타당성을 검증하고자 한다.
내구성은 콘크리트 구조물의 안전성과 경제성에 직접적으로 연관되므로 매우 중요한 사항인데, 최근 들어 콘크리트의 내구성에 사회적, 공학적 관심이 집중되면서 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 콘크리트의 염해나 탄산화, 동결융해 등의 열화요인은 독립적이 아닌 복합적인 형태로 작용하게 되는데, 이러한 열화현상을 저감하는 한 방편으로 사용하는 플라이 애쉬는 콘크리트 혼화재 중에서 사용빈도가 매우 높다. 또한 플라이 애쉬는 유동성 증진을 통한 내구성의 향상과, 수화열 저감을 통한 균열감소 및 장기강도 증진 등의 효과가 있으며, 시멘트를 대체하여 결합재로서 경제적인 효과를 유발하는 장점도 가지고 있다. 그러나 플라이 애쉬는 그 품질의 편차가 크고, 경우에 따라서 미연 탄소분에 의한 AE제 흡착 등으로 인하여 콘크리트의 내구성 및 강도를 저하시킬 수 있는 요소를 내포하고 있으므로 사용 시 주의가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 치환율의 플라이 애쉬를 혼입한 콘크리트를 경화 전후에 특성실험을 한 다음, 그 결과를 분석 고찰함으로써 열화를 저감하고, 내구성을 갖는 콘크리트를 제조하기 위하여 혼화재 및 결합재로서의 적용성 및 타당성을 검증하고자 한다.
Recently, with concentrated social and engineering interests on durability, diversified subsequent researches have been progressed. The Chloride-induced corrosion, carbonation, freeze-thaw etc, deterioration factors of concrete act to concrete not privately but complexly, Fly ash is most frequently ...
Recently, with concentrated social and engineering interests on durability, diversified subsequent researches have been progressed. The Chloride-induced corrosion, carbonation, freeze-thaw etc, deterioration factors of concrete act to concrete not privately but complexly, Fly ash is most frequently used admixture which is using a reduction method of deterioration. And the fly ash effects on improvement of durability with enhancement of fluidity, decrease of crack with reduction of hydration heat, promotion of long-age strength and have a economic advantage which replaces cement as a binding material. But, fly ash have different qualities and occasionally reduce the durability and strength by adhesion of AE admixture with unburned carbon powder etc. In this study, the experiments will take about various replacement ratio of fly ash concrete, and will analyze, consider the results, after these will verify applicability and validity as admixture and binding material.
Recently, with concentrated social and engineering interests on durability, diversified subsequent researches have been progressed. The Chloride-induced corrosion, carbonation, freeze-thaw etc, deterioration factors of concrete act to concrete not privately but complexly, Fly ash is most frequently used admixture which is using a reduction method of deterioration. And the fly ash effects on improvement of durability with enhancement of fluidity, decrease of crack with reduction of hydration heat, promotion of long-age strength and have a economic advantage which replaces cement as a binding material. But, fly ash have different qualities and occasionally reduce the durability and strength by adhesion of AE admixture with unburned carbon powder etc. In this study, the experiments will take about various replacement ratio of fly ash concrete, and will analyze, consider the results, after these will verify applicability and validity as admixture and binding material.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
(5) 내구성 콘크리트의 실용화를 위하여 플라이 애쉬 치환율에 따른 수화반응 및 강도특성에 대해 고찰한다.
플라이 애쉬는 시멘트를 대신하는 결합재로, 프리스트레스트 콘크리트제품 등의 오토클레이브 양생 시 실리카 공급원으로, 초고강도 콘크리트 및 RCD(roller compacted dam)용 콘크리트 등 된비빔용 콘크리트에서는 미분발 증량재료로, 프리팩트 콘크리트 등의 특수콘크리트에서는 혼화재로 그 이용방법이 다양하지만, 다량을 사용하는 경우에는 수축성, 강도에 미치는 영향 등에 관해서 지속적이고 다양한 연구가 필요하다. 본 연구는 플라이 애쉬를 내구성 재료로 그 활용을 극대화하고, 다양한 플라이 애쉬의 치환율과 물/결합재비(W/B)에 대한내구성 콘크리트의 제조방법을 범용화하며, 그 품질을 평가하는 것을 목적으로 하고 있는데 그 연구방법은 다음과 같다. 일정량의 시멘트를 플라이 애쉬로 치환했을 때, 시멘트와 플라이 애쉬의 량의 합을 결합재로 정의하고, 이 결합재에 대한 플라이 애쉬의 량을 치환율이라 정의한다.
플라이 애쉬를 내구성 재료로 그 활용을 확대하고, 다양한 플라이 애쉬의 치환율과 물/결합재비(W/B)에 대한 내구성 콘크리트의 제조방법을 범용화하며, 그 품질을 평가하는 것을 목적으로 하는 플라이 애쉬의 치환율에 따른 콘크리트의 강도 및 내구성 평가에 대한 본 연구를 수행하여 얻어진 결론은 다음과 같다.
제안 방법
(2) 일정량의 시멘트를 플라이 애쉬로 치환한 콘크리트의 배합이 경화 전 콘크리트와 경화 후 콘크리트의 성능에 미치는 영향을 분석한다.
또한, 기존의 연구결과에 따른 플라이 애쉬의 특성과 플라이 애쉬의 치환율, 물/결합재비에 대한 본 실험의 결과를 근거로 하여 슬럼프, 공기량, 압축강도, 건조수축, 동결융해 등의 특성을 비교·분석함으로써 플라이 애쉬 치환에 따른 내구성 실험에 대한 결론을 도출한다.
주요 실험 변수는 플라이 애쉬의 치환율, 물/결합재 비이며, 단위 수량을 일정하게 한 조건 하에서 물/결합재 비를 45, 55, 65%의 3수준, 플라이 애쉬의 치환율을 0, 10, 20, 30%의 4수준 총 12수준으로 하고 72개의 공시체를 제작하여 콘크리트의 기초물성 및 내구성능 실험을 수행하였다.
플라이 애쉬의 치환율에 따른 콘크리트의 내구성에 대한 연구를 수행하기 위하여, 플라이 애쉬를 결합재로 사용했을 때의 플라이 애쉬의 사용량과 시멘트 량의 합을 결합재의 총량으로 하고, 결합재의 총량에 대한 플라이 애쉬의 사용량을 치환율이라 정의할 때, 치환율과 단위수량이 일정한 조건하에서 물/결합재 비를 달리하고, 플라이 애쉬의 치환율을 변화시키는 방법으로 실험을 수행하여 이에 따른 강도특성과 콘크리트 수축특성, 동결융해 저항성에 대한 기초적 자료를 수집하고 고찰한다.
성능/효과
(1) 소요의 콘크리트 설계기준강도 및 특수한 요구조건에 대하여 화학 혼화제를 첨가하고 혼화재의 종류나 치환율 및 물/결합재비(W/B)를 결정하는 일반적인 배합설계의 방법을 택하였다.
(3) 일정량의 시멘트를 플라이 애쉬로 치환한 콘크리트의 타설 온도를 달리하고, 양생을 표준 수중양생으로 수행하여 성능을 확인한다.
1) 플라이 애쉬의 치환율이 동결융해 저항성과 건조수축에 미치는 영향은 거의 없으나, 물/결합재비는 55%미만으로 하는 것이 유리하다.
2) 물/결합재비가 45% 이하이면 플라이 애쉬의 치환율에 따른 초기, 장기강도의 저하가 미미하므로, 플라이 애쉬의 치환율을 30%이상 높일 수 있다.
따라서 플라이 애쉬는 동결융해 저항성의 증진에는 효과가 없으며 물 결합재비가 영향이 크므로, 동결융해 저항성을 증진시키기 위해서는 물/결합재 비를 55%미만, 플라이 애쉬의 치환율을 10%미만으로 하는 편이 유리하다고 사료된다.
물/결합재비 및 플라이 애쉬의 치환율을 달리한 12수준의 표준 양생한 압축강도 분포를 살펴보면, 장기강도는 완만하게 증가하며, 플라이 애쉬의 치환율이 증가함에 따라 초기강도는 작아도 장기적인 강도 증진은 커지는 경향을 나타내고 있다.
실험결과 플라이 애쉬 치환에 따른 경화 전 콘크리트의 슬럼프 및 공기량은 각 배합에서 미리 정한 콘크리트 슬럼프 180 ± 25㎜와 공기량 4.5±1.5%의 범위를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
플라이 애쉬를 결합재로 사용한 콘크리트의 길이 변화 시험을 분석한 결과, 대부분의 조합에서 재령에 따라 길이는 감소하였고, 재령 1년에서 -0.1%정도의 수축을 보여주고 있으나 플라이 애쉬의 치환율에 따른 수축율은 거의변화가 없다(그림 2). 따라서 물/결합재비는 콘크리트의 수축에 약간 영향을 미치지만 플라이 애쉬의 치환율은 건조수축에 미치는 영향이 거의 없다고 판단된다.
후속연구
4) 물/결합재비와 플라이 애쉬의 치환율을 더욱 세분화하여 다양한 연구를 수행하면, 혼화재로서 및 결합재로서 플라이 애쉬의 효율적인 사용량과 장기강도 및 콘크리트의 내구성 관리에 매우 유용한 자료가 되리라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
플라이 애쉬 이용의 유용한 점은?
화력발전소 등에서 발생되는 막대한 양의 플라이 애쉬는 일종의 산업폐기물이며, 이의 이용은 곧 자원의 효율적 활용 차원과 환경적인 측면에서도 매우 유용하다. 플라이 애쉬는 시멘트를 대신하는 결합재로, 프리스트레스트 콘크리트제품 등의 오토클레이브 양생 시 실리카 공급원으로, 초고강도 콘크리트 및 RCD(roller compacted dam)용 콘크리트 등 된 비빔용 콘크리트에서는 미분발 증량재료로, 프리팩트 콘크리트 등의 특수콘크리트에서는 혼화재로 그 이용방법이 다양하지만, 다량을 사용하는 경우에는 수축성, 강도에 미치는 영향 등에 관해서 지속적이고 다양한 연구가 필요하다.
플라이 애쉬의 치환율이란?
본 연구는 플라이 애쉬를 내구성 재료로 그 활용을 극대화하고, 다양한 플라이 애쉬의 치환율과 물/결합재비(W/B)에 대한내구성 콘크리트의 제조방법을 범용화하며, 그 품질을 평가하는 것을 목적으로 하고 있는데 그 연구방법은 다음과 같다. 일정량의 시멘트를 플라이 애쉬로 치환했을 때, 시멘트와 플라이 애쉬의 량의 합을 결합재로 정의하고, 이 결합재에 대한 플라이 애쉬의 량을 치환율이라 정의한다.
플라이 애쉬는 어디에 이용되는가?
화력발전소 등에서 발생되는 막대한 양의 플라이 애쉬는 일종의 산업폐기물이며, 이의 이용은 곧 자원의 효율적 활용 차원과 환경적인 측면에서도 매우 유용하다. 플라이 애쉬는 시멘트를 대신하는 결합재로, 프리스트레스트 콘크리트제품 등의 오토클레이브 양생 시 실리카 공급원으로, 초고강도 콘크리트 및 RCD(roller compacted dam)용 콘크리트 등 된 비빔용 콘크리트에서는 미분발 증량재료로, 프리팩트 콘크리트 등의 특수콘크리트에서는 혼화재로 그 이용방법이 다양하지만, 다량을 사용하는 경우에는 수축성, 강도에 미치는 영향 등에 관해서 지속적이고 다양한 연구가 필요하다. 본 연구는 플라이 애쉬를 내구성 재료로 그 활용을 극대화하고, 다양한 플라이 애쉬의 치환율과 물/결합재비(W/B)에 대한내구성 콘크리트의 제조방법을 범용화하며, 그 품질을 평가하는 것을 목적으로 하고 있는데 그 연구방법은 다음과 같다.
참고문헌 (9)
Cement and Concrete Terminology(2007), ACI Committee 116R, pp 29
V.M.Malhotra, A.A. Ramezanianpour(1994), Fly Ash in Concrete, CANMET,
Gonen, T.and Yazicioglu(2007), "The influence of mineral admixtures on the short and long-term performance of concrete", Building and Environment, vol. 42, No.8, pp. 3080-3085
Ground Granulated Blast-Furnace Slag ad a cement Constituent in Concrete(2009), MANUAL OF CONCRETE PRACTICE, ACI 226. 1R-87, ACI 223R-95
ASTM C 989-89, Standard Specification for Ground Granulated Blast-Furnace Slag for Use in Concrete and Mortar
ACI Committee 206( 2009), Ground granulated blast-furnace slag as cementation constituent in concrete. ACI Materials Journal. No.84-M34:327-42.
Oner A, Akyuz S(2007). An experimental study on optimum usage of GGBS for the compressive strength of concrete. Cement and Concrete Composite. 29(6):505-14.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.