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문제 정의
- , 2012). 따라서 점차 발생량이 증가할 것으로 예측되는 파이넥스 슬래그를 국내여건에 적합한 양질의 천연잔골재 대체제로 활용하기 위하여 크기 및 특성이 콘크리트용 잔골재와 유사한 파이넥스 수쇄 슬래그를 활용한 파이넥스 수쇄 슬래그 잔골재 콘크리트의 품질특성을 평가하고자 하였다.
- 본 논문에서는 파이넥스 슬래그를 보다 고부가가치인 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 연구의 일환으로 파이넥스 수쇄 슬래그를 활용한 파이넥스 수쇄 슬래그 잔골재 콘크리트의 품질특성을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
- 24시간 후 몰드를 탈형하여 소정의 재령까지 20±3℃ 수조에 침지하여 수중 양생하였으며, 압축강도 시험은 재령 7, 28 및 91일에 KS F 2405에 준하여 실시하였다.
- FS를 사용한 콘크리트의 품질특성을 평가하기 위하여 FS의 혼합률 변화 5수준(0, 25, 50, 75 및 100%) 및 강도 2수준(보통강도 및 고강도)에 따라 콘크리트를 제조하였다. Table 4는 콘크리트 배합표를 나타낸 것이다.
- 또한 정탄수계수는 KS F 2438 “콘크리트 원주 공시체의 정탄성 계수 및 포아송비 시험방법”에 준하여 재령 28일에 콘크리트용 Strain Gauge(변형률 게이지)를 부착한 다음 정적 데이터로거(TDS-530)를 사용하여 0.25 ± 0.035MPa/s 의 속도로 극한하중의 40% 와 같을 때까지 하중을 재하하여 콘크리트의 정탄수계수를 측정하였으며, 압축강도와의 상관성을 평가하였다.
- 8은 FS를 사용한 콘크리트의 블리딩 실험결과를 나타낸 것이다. 블리딩 실험의 경우에는 고강도 영역의 실험은 크게 의미가 없으므로 보통강도 영역에 대하여 실험을 실시하였다. Fig.
- 압축강도 시험용 공시체는 ∅100×200mm 원주형 몰드를 사용하여 공시체 제작 방법에 따라 제작하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 일반 잔골재는 주천산 강모래(이하, RS로 약 함)를 사용하였으며, 파이넥스 수쇄 슬래그는 국내 P사에서 발생되는 파이넥스 수쇄 슬래그(이하, FS로 약함)를 사용하였다. 또한 굵은 골재는 굵은 골재 최대치수 20mm의 화강암질 부순골재(이하, G로 약함)를 사용하였다. Table 2는 사용된 골재의 물리적 성질을 나타낸 것이다.
- 본 실험에 사용된 일반 잔골재는 주천산 강모래(이하, RS로 약 함)를 사용하였으며, 파이넥스 수쇄 슬래그는 국내 P사에서 발생되는 파이넥스 수쇄 슬래그(이하, FS로 약함)를 사용하였다. 또한 굵은 골재는 굵은 골재 최대치수 20mm의 화강암질 부순골재(이하, G로 약함)를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 화학 혼화제는 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 조절을 위하여 국내 H사의 폴리카본산계 고성능 감수제(이하, SP제로 약함) 및 양질의 공기 연행제(이하, AE제로 약함)를 사용하였다.
- 실험에 사용된 시멘트는 밀도 3.15g/cm3및 분말도 3,540cm2/g의 보통포틀랜드시멘트(이하 OPC로 약함)를 사용하였다. Table 1은 OPC의 물리·화학적 특성을 나타낸 것이다.
이론/모형
- 블리딩은 KS F 2414 “콘크리트의 블리딩 시험방법”에 준하여 평가하였다.
- 콘크리트의 공기량은 KS F 2421 “굳지 않은 콘크리트의 압력법에 의한 공기함유량 시험 방법”에 준하여 공기량을 평가하였으며, 목표 공기량은 보통강도의 경우 4.5±1.5%, 고강도의 경우 3.5±1.5%를 만족하도록 제조하였다.
- 콘크리트의 슬럼프는 KS F 2402 “포틀랜드 시멘트 콘크리트의 슬럼프 실험방법”에 준하여 슬럼프를 측정하였으며, 목표 슬럼프는 150±20mm를 만족하도록 제조하였다.
성능/효과
- 1. 파이넥스 수쇄 슬래그를 콘크리트용 잔골재로써 사용할 경우에는 동일한 워커빌리티를 확보하기 위하여 단위수량 및 혼화제 사용량이 혼합률에 따라 2배이상 증가되므로 소요 요구조건에 따라 경제성 등을 고려하여 적정 혼합률을 적용하여야 할 것으로 판단된다.
- 2. 파이넥스 수쇄 슬래그를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 정탄수계수는 강사를 사용한 콘크리트의 압축강도 및 정탄수계수와 비교하여 동등수준이거나 파이넥스 수쇄 슬래그의 혼합률에 따라 다소 증가하는 경향이 있으므로 강사를 대체하여 사용가능할 것으로 판단된다.
- 3. 본 연구결과를 통하여 파이넥스 수쇄 슬래그를 사용한 콘크리트 유동특성 및 역학특성 결과를 종합적으로 고려할 경우 파이넥스 수쇄 슬래그의 혼합률에 관계없이 적용가능할 것으로 판단되지만 보통강도 영역의 경우 혼합률이 증가함에 따른 강도 증진률보다 소요 워커빌리티를 만족하기 위한 혼화제 사용량이 크게 요구되므로 본 연구의 경우 파이넥스 수쇄 슬래그의 적정 혼합률은 50%가 적절한 것으로 사료된다.
- Fig. 10의 결과 FS를 사용한 콘크리트의 고강도 영역 재령별 압축강도의 경우에도 보통강도 영역의 결과와 동일한 경향으로 나타났으며, FS 25%, 50%, 75% 및 100% 사용한 콘크리트의 재령 91일 압축강도는 FS 혼합률 25% 증가에 따라 2.8%, 6.0%, 8.4% 및 12.4%로 보통강도 영역의 결과와 동일한 원인에 기인한 것으로 판단되며, FS 혼합률 100% 사용할 경우 강도 증진율은 보통강도 영역과 비교하여 고강도 영역에서 강도 증진 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 FS 혼합률이 증가함에 따라 FS 자체의 미분말이 고로 슬래그 미분말과 같이 잠재수경성 역할을 수행하여 재령일에 따라 강도에 영향을 미친 것으로 판단되며, 또한 공기량이 증가하는 결과와 결부하여 고려하여 보면 RS와 FS를 100% 사용한 경우에 공기량이 약 1% 차이가 있으므로 RS 및 FS를 100%사용한 콘크리트의 공기량이 동일하다고 가정할 경우에는 FS를 100% 사용한 경우의 강도증진 효과는 4~6% 증가할 수 있기 때문에 이에대한 추가적인 고려가 필요한 것으로 판단된다(KCI, 2009).
- 15mm 이하의 미립분이 상대적으로 많이 포함하고 조립률이 작기 때문에 FS 혼합률 증가에 따라 SP제 사용량이 증가하는 것으로 판단된다. Fig. 5의 고강도 영역의 SP제 사용량의 경우에도 전체적인 사용량은 증가하였으나 보통강도 영역과 동일하게 FS 혼합률 증가에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 나타났다.
- Fig. 6의 결과 FS를 사용한 보통강도 영역의 콘크리트 공기량은 동일한 AE제를 사용한 경우 목표 공기량 범위인 4.5±1.5%를 모두 만족하는 것으로 나타났으며, FS 혼합률 증가에 따라 공기량이 최대 20% 증가하는 것으로 나타났다.
- Fig. 7의 고강도 영역의 콘크리트 공기량의 경우에도 보통강도 영역과 동일하게 FS 혼합률 증가에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 나타났으며, 목표 공기량 범위인 3.5±1.5%를 만족하는 것으로 나타났다.
- 10은 FS를 사용한 콘크리트의 보통강도 및 고강도 영역의 재령별 압축강도 측정결과를 나타낸 것이다. Fig. 9의 결과 FS를 사용한 콘크리트의 보통강도 영역 재령별 압축강도는 재령 7일의 경우 RS의 압축강도와 비교하여 동등수준인 것으로 나타났으며, 재령 28일에는 FS 25%, 50%, 75% 및 100%의 압축강도는 1.2%, 2.7%, 5.7% 및 8.8% 증가하는 경향이 나타났다.
- 또한 FS 25%, 50%, 75% 및 100% 사용한 콘크리트의 재령 91일 압축강도는 FS 혼합률 25% 증가에 따라 4.4%, 7.8%, 9.6% 및 11.4% 증가하는 경향이 나타났다. 일반적으로 슬래그 잔골재의 경우 골재자체가 장기강도 증진의 효과가 있는 것으로 보고되고 있으므로(Moon et al.
- 4%로 보통강도 영역의 결과와 동일한 원인에 기인한 것으로 판단되며, FS 혼합률 100% 사용할 경우 강도 증진율은 보통강도 영역과 비교하여 고강도 영역에서 강도 증진 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 FS 혼합률이 증가함에 따라 FS 자체의 미분말이 고로 슬래그 미분말과 같이 잠재수경성 역할을 수행하여 재령일에 따라 강도에 영향을 미친 것으로 판단되며, 또한 공기량이 증가하는 결과와 결부하여 고려하여 보면 RS와 FS를 100% 사용한 경우에 공기량이 약 1% 차이가 있으므로 RS 및 FS를 100%사용한 콘크리트의 공기량이 동일하다고 가정할 경우에는 FS를 100% 사용한 경우의 강도증진 효과는 4~6% 증가할 수 있기 때문에 이에대한 추가적인 고려가 필요한 것으로 판단된다(KCI, 2009).
- 4의 결과 보통강도 영역의 SP제 사용량은 FS의 혼합률 증가에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 나타났다. 이러한 결과는 FS가 RS보다 각이진 형태의 입형 및 침상형 비결정 유리질을 일부분 포함하고 있으며, RS와 비교하여 0.15mm 이하의 미립분이 상대적으로 많이 포함하고 조립률이 작기 때문에 FS 혼합률 증가에 따라 SP제 사용량이 증가하는 것으로 판단된다. Fig.
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