현재 산업 및 토목기술의 발전으로 인한 콘크리트 구조물의 대형화 및 다양화가 시도되고 있으나 대형 구조물의 시공 시 발생하는 수화열은 온도균열을 유발하여 콘크리트 구조물의 내구성능을 저하시키는 문제를 발생한다. 본 논문은 시멘트의 종류에 따른 콘크리트의 내구성능 및 수화열 저감 특성을 고찰하기 위하여 보통포틀랜드시멘트, 플라이애쉬를 혼합한 2성분계 시멘트, 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 및 저발열 시멘트를 각 각 사용하여 제작한 콘크리트의 물성, 내구성능 및 수화특성 등의 결과를 비교 분석한 결과, 3성분계 혼합 시멘트가 내구성능 및 수화열 저감 효과에 가장 우수한 것으로 나타나 매스 콘크리트 및 내구성능이 요구되는 구조물 축조에 적합하다고 판단되었다.
현재 산업 및 토목기술의 발전으로 인한 콘크리트 구조물의 대형화 및 다양화가 시도되고 있으나 대형 구조물의 시공 시 발생하는 수화열은 온도균열을 유발하여 콘크리트 구조물의 내구성능을 저하시키는 문제를 발생한다. 본 논문은 시멘트의 종류에 따른 콘크리트의 내구성능 및 수화열 저감 특성을 고찰하기 위하여 보통포틀랜드시멘트, 플라이애쉬를 혼합한 2성분계 시멘트, 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 및 저발열 시멘트를 각 각 사용하여 제작한 콘크리트의 물성, 내구성능 및 수화특성 등의 결과를 비교 분석한 결과, 3성분계 혼합 시멘트가 내구성능 및 수화열 저감 효과에 가장 우수한 것으로 나타나 매스 콘크리트 및 내구성능이 요구되는 구조물 축조에 적합하다고 판단되었다.
Nowadays, due to the development of industrial and civil engineering technology, enlargement and diversification of concrete structures are being tried. At the same time, the hydration heat generated during the construction of large structures lead to thermal crack, which is occurs causing a problem...
Nowadays, due to the development of industrial and civil engineering technology, enlargement and diversification of concrete structures are being tried. At the same time, the hydration heat generated during the construction of large structures lead to thermal crack, which is occurs causing a problem that durability degradation. In this paper, in order to study the durability and reducing hydration heat of concrete according to the types of cement, that is ordinary portland cement, fly ash cement mixed with a two-component, ternary blend cement mixed with fly ash and blast furnace slag and low heat cement concrete are produced, and compare and analyze the results using property, durability and hydration characteristics, ternary blend cement is appeared to be the most excellent in durability and reduction of hydration heat, and it was determined suitable for construction of mass concrete and requiring durability.
Nowadays, due to the development of industrial and civil engineering technology, enlargement and diversification of concrete structures are being tried. At the same time, the hydration heat generated during the construction of large structures lead to thermal crack, which is occurs causing a problem that durability degradation. In this paper, in order to study the durability and reducing hydration heat of concrete according to the types of cement, that is ordinary portland cement, fly ash cement mixed with a two-component, ternary blend cement mixed with fly ash and blast furnace slag and low heat cement concrete are produced, and compare and analyze the results using property, durability and hydration characteristics, ternary blend cement is appeared to be the most excellent in durability and reduction of hydration heat, and it was determined suitable for construction of mass concrete and requiring durability.
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문제 정의
철근콘크리트 구조물의 여러 가지 열화요인 중 가장 주요한 것은 염화물이온의 침투에 의한 철근부식이며, 이로 인해 철근단면적의 감소와 체적팽창에 따라 유발되는 콘크리트의 균열은 철근콘크리트 구조물의 내구성 및 안전성에 치명적인 악영향을 미치게 되기 때문에 염화물이온 침투로 인한 철근부식을 감소시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다5). 기존의 연구결과들을 분석한 결과, 콘크리트 자체의 염화물이온 침투저항성을 효과적으로 향상시키는 방법은 적정 시멘트의 사용이라고 판단되었으며 본 연구에서는 염화물이온 침투저항성이 우수하다고 알려진 3성분계 시멘트를 적용하고자 한다. 따라서 본 논문은 시멘트의 종류에 따른 콘크리트의 수화열 저감효과 및 염화물이온 침투저항성 등을 고려하여 콘크리트의 내구성능에 효과적인 결합재를 도출하기 위하여 보통포 틀랜드 시멘트와 산업부산물인 플라이애쉬를 25% 혼합한 2성분계 시멘트, 보통포틀랜드 시멘트에 플라이애쉬와 역시 산업부산물인 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 그리고 저열포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하여 제작한 콘크리트의 기초물성, 압축강도, 염화물이온 침투저항성 및 수화특성 등의 결과를 비교 고찰 하였다.
기존의 연구결과들을 분석한 결과, 콘크리트 자체의 염화물이온 침투저항성을 효과적으로 향상시키는 방법은 적정 시멘트의 사용이라고 판단되었으며 본 연구에서는 염화물이온 침투저항성이 우수하다고 알려진 3성분계 시멘트를 적용하고자 한다. 따라서 본 논문은 시멘트의 종류에 따른 콘크리트의 수화열 저감효과 및 염화물이온 침투저항성 등을 고려하여 콘크리트의 내구성능에 효과적인 결합재를 도출하기 위하여 보통포 틀랜드 시멘트와 산업부산물인 플라이애쉬를 25% 혼합한 2성분계 시멘트, 보통포틀랜드 시멘트에 플라이애쉬와 역시 산업부산물인 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 그리고 저열포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하여 제작한 콘크리트의 기초물성, 압축강도, 염화물이온 침투저항성 및 수화특성 등의 결과를 비교 고찰 하였다.
산업 및 토목기술의 발전으로 인한 콘크리트 구조물의 대형화 및 다양화가 시도되고 있는데 특히 대형 구조물의 시공시 수화열로 인한 온도균열 발생으로 콘크리트 구조물의 내구성능의 저하 문제가 발생하고 있다. 본 논문은 시멘트의 종류에 따라 제작된 콘크리트의 내구성능 및 수화열 저감 특성을 고찰하기 위하여 보통포틀랜드 시멘트, 플라이애쉬를 혼합한 2성분계 시멘트, 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 및 저발열 시멘트를 각 각 사용하여 제작한 콘크리트의 물성, 내구성능 및 수화특성 등을 비교 분석하여 얻은 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 시멘트 종류에 따라 제작된 각종 콘크리트의 기본 성능, 염화물이온 침투저항성 및 수화열 특성을 평가하기 위하여 설계강도 fck = 30 MPa, 물-결합 재비는 39.0%, 잔골재율 47%, 목표 슬럼프 16 ± 2 cm, 목표 공기량 4.5 ± 1.5%를 만족하는 콘크리트를 제조하고자 하였다.
5) 그러나 시멘트 수화열 측정법은 소량의 시료로써 시멘트의 수화발열 특성을 측정하는 기기로서 시멘트와 물을 일정한 온도에서 반응시켜 발생되는 열량을 측정하므로, 시료의 온도이력이 무시되고 실제 콘크리트의 배합조건이 고려되지 않는 단점이 있는 것으로 알려져 콘크리트의 수화반응에 의한 내부 발열량은 단열상승 시험방법을 이용하는 것이 보편적이다. 본 연구에서는 이를 고려하여 Fig. 1과 같은 일본 T사의 단열용기 장치에 온도측정용 Thermocouple을 매립하여 단열온도상승 시험을 실시하여 시멘트의 종류에 따라 제작된 각종 콘크리트의 수화열을 비교하고자 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 시멘트의 종류에 따라 제작된 콘크리트의 수화 및 염화물이온 침투저항성 특성을 평가하기 위하여 보통포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement 이하 OPC), OPC 40%에 고로슬래그(BFS) 40%, 플라이애시(FA) 20%를 혼입한 3성분계 시멘트(Ternary Blended Cement 이하 TBC), 저발열 시멘트(Low Heat Cement : LHC) 및 OPC에 플라이애시 25%를 혼입한 2성분계 혼합시멘트인 플라이애시 시멘트(이하 FA25)의 총 4 종류의 시멘트를 사용한 콘크리트 시험체를 제작하였다. 그리고 굳지 않은 콘크리트 상태에서는 슬럼프 경시변화 및 공기량 시험을 실시하였고 굳은 콘크리트 상태에서는 재령 7일, 28일, 56 및 90일에서 압축강도 시험, 염화물 침투 저항성시험 및 건조수축 길이변화시험으로 콘크리트의 성능을 평가하였으며, 단열온도 상승시험으로 수화발열 특성을 고찰하였다.
제작된 시험체는 온도 20 ± 2℃, 습도 60%가 유지된 상태에서 항상 시험체 받침대의 동일위치에 놓도록 세심한 주의를 기울여 측정하였다.
제작된 시험체는 온도 20 ± 2℃, 습도 60%가 유지된 상태에서 항상 시험체 받침대의 동일위치에 놓도록 세심한 주의를 기울여 측정하였다. 측정방법은 시험체를 받침대 위에 올려놓고 시험체 윗면의 플러그에 측장틀의 접점과 접촉시켜 놓은 후 수직 조정핸들 및 수평 조정핸들을 조작하여 다이얼게이지의 스핀들 선단이 시험체 축에 일치시켜 움직이도록 하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 굵은골재는 비중 2.62의 쇄석을 사용하였으며 잔골재는 비중 2.61의 강모래를 사용하였는데 각 골재의 물리적 특성은 Table 5와 같다.
본 연구에서 3성분계 시멘트에 사용된 고로슬래그는 KS F 2563 콘크리트용 고로슬래그 규정을 만족하는 범용 3종 고로슬래그 미분말을 사용하였는데 분말도는 5,300 cm2/g, 밀도는 2.85로 나타났다. 사용된 고로슬래그의 화학적 성분은 Table 1과 같다.
본 연구에서 가장 기본적인 시멘트인 보통포틀랜드 시멘트는 1종 시멘트로서 밀도 3.15, 분말도 3,200 cm2/g인 제품이며 화학적 성분은 다음의 Table 4와 같다.
4) 또한, 저열 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트보다 고유동성 및 특히 CO2 배출량이 적은 관계로 환경부담 절감형 시멘트로서도 각광을 받고 있다. 본 연구에서 사용한 저열시멘트는 밀도 3.2 g/cm3, 분말도 3,400 cm2/g인 제품이며 화학적 성분은 다음의 Table 3과 같다.
본 연구에서는 시멘트의 종류에 따라 제작된 콘크리트의 수화 및 염화물이온 침투저항성 특성을 평가하기 위하여 보통포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement 이하 OPC), OPC 40%에 고로슬래그(BFS) 40%, 플라이애시(FA) 20%를 혼입한 3성분계 시멘트(Ternary Blended Cement 이하 TBC), 저발열 시멘트(Low Heat Cement : LHC) 및 OPC에 플라이애시 25%를 혼입한 2성분계 혼합시멘트인 플라이애시 시멘트(이하 FA25)의 총 4 종류의 시멘트를 사용한 콘크리트 시험체를 제작하였다. 그리고 굳지 않은 콘크리트 상태에서는 슬럼프 경시변화 및 공기량 시험을 실시하였고 굳은 콘크리트 상태에서는 재령 7일, 28일, 56 및 90일에서 압축강도 시험, 염화물 침투 저항성시험 및 건조수축 길이변화시험으로 콘크리트의 성능을 평가하였으며, 단열온도 상승시험으로 수화발열 특성을 고찰하였다.
고로슬래그 미분말과 플라이애쉬를 모두 함유한 3성분계 시멘트 콘크리트는 고로슬래그시멘트 콘크리트의 장점인 치밀한 조직 구조와 플라이애쉬시멘트 콘크리트의 장점인 작업성 개선과 이에 따른 단위 수량을 감소, 염화물에 대한 고정화 효과 등의 장점을 가지게 된다. 본 연구에서는 일반적으로 3성분계 시멘트의 적정조합으로 알려진 보통포틀랜드시멘트 40%, 고로슬래그 미분말 40% 및 플라이애쉬 20% 배합을 사용하였다.5)
연구에서 3성분계 시멘트 및 플라이애쉬 25% 함유 2성분계 시멘트에 사용된 플라이애쉬는 KS F 5405 플라이애쉬의 품질 규정에 의거 밀도 2.15 g/cm3, 강열 감량 3.3%, 및 분말도 3,400 cm2/g 인 제품을 사용하였으며 화학적 성분은 Table 2와 같다.
이론/모형
건조수축 길이변화 시험은 KS F 2424 모르타르 및 콘크리트 길이 변화 시험방법의 규정에 의거 다이얼 게이지(최소눈금 0.01 mm)를 이용한 방법으로 재령 1주, 4주 및 8주에서의 길이 변화율을 측정하여 다음의 식 (2)로부터 길이 변화율(%)을 구하여 평가하였다.
염화물이온 침투저항성시험은 KS F 2711 전기전도도에 의한 콘크리트의 염화물이온 침투저항성 시험방법에 의해 실시되었으며 이 시험방법은 Fig. 2와 같은 확산셀의 양극에 0.3 M의 수산화나트륨(NaOH) 용액, 음극에는 3%의 염화나트륨(NaCl) 용액을 사용하며, 셀의 양단에 60 V의 직류전압을 6시간 동안 인가한다. 이때 시편에 흐르는 전류를 측정하여 총통과전하량(Coulomb)으로부터 염화물이온의 침투저항성(투과성)을 비교하는 방법이다.
성능/효과
1. 모든 시험체에서 슬럼프 및 공기량은 목표 범위를 만족하여 기본 물성 측면에서 시멘트의 종류에 따른 문제점은 특별히 없는 것으로 판단된다.
2. 압축강도 시험 결과, 초기재령 7일에서는 2, 3성분의 혼합시멘트 콘크리트의 강도가 OPC 보다 훨씬 낮았으나 재령 28일 이후부터는 플라이애쉬 및 고로슬래그 등의 포졸란계 물질의 함유로 인한 포졸란 작용으로 강도가 증진되어 재령 90일에서는 OPC보다 훨씬 높은 강도를 나타내어 장기강도 증진에 효과적이었다.
결과로부터, OPC 시험체의 경우 최고온도 및 최고온도 도달시간이 60℃ 및 60 시간 정도로 수화열 저감효과가 가장 열악함을 알 수 있었다. 2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다. 한편, 온도저감에 가장 효과적인 시험체는 저발열 시멘트인 LHC로 최고온도는 3성분계 시멘트인 TBC와 큰 차이가 없었으나 OPC나 혼합 시멘트에 비해 최고온도 도달시간이 늦어져 온도 저감이 우수함을 나타내었다.
3. 건조수축 길이변화 시험 결과, OPC에 비해 혼합 시멘트 및 저발열 시멘트 콘크리트의 건조수축 변화율이 적었다. 건조수축 변화율은 적을수록 상대적으로 건조수축에 의한 균열의 발생 가능성이 적어지므로 OPC보다 혼합시멘트 및 저발열 시멘트이 경우가 건조수축으로 인한 균열 저감 효과가 높음을 알 수 있었다.
4) 또한, 저열 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트보다 고유동성 및 특히 CO2 배출량이 적은 관계로 환경부담 절감형 시멘트로서도 각광을 받고 있다. 본 연구에서 사용한 저열시멘트는 밀도 3.
4. 단열온도 상승 시험 결과, OPC의 경우 수화열 저감효과가 가장 열악하였으며 2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다. 한편, 온도저감에 가장 효과적인 시험체는 저발열 시멘트 콘크리트인 LHC로 최고온도는 3성분계 시멘트 콘크리트인 TBC와 큰 차이가 없었으나 OPC나 혼합 시멘트에 비해 최고온도 도달 시간이 늦어져 온도 저감 효과가 우수함을 알았다.
5) 그러나 시멘트 수화열 측정법은 소량의 시료로써 시멘트의 수화발열 특성을 측정하는 기기로서 시멘트와 물을 일정한 온도에서 반응시켜 발생되는 열량을 측정하므로, 시료의 온도이력이 무시되고 실제 콘크리트의 배합조건이 고려되지 않는 단점이 있는 것으로 알려져 콘크리트의 수화반응에 의한 내부 발열량은 단열상승 시험방법을 이용하는 것이 보편적이다. 본 연구에서는 이를 고려하여 Fig.
5. 이상의 연구결과로부터, 3성분계 혼합 시멘트인 TBC가 내구성능 및 수화열 저감 효과에 가장 우수하여 매스 콘크리트 및 내구성능이 요구되는 구조물 축조에 적합하다고 판단된다.
초기 및 표준재령에서 수화반응이 가장 활발한 OPC의 경우 건조수축 변화율이 가장 높았으며 혼합 시멘트 및 저발열 시멘트의 경우는 동 시기에 수화 반응이 느려 상대적으로 건조수축 변화율이 적었다. 건조수축 변화율은 적을수록 상대적으로 건조수축에 의한 균열의 발생 가능성이 적어지므로 OPC 보다 혼합시멘트 및 저발열 시멘트로 축조된 구조물의 경우가 건조수축으로 인한 균열 저감 효과가 높음을 알 수 있었다.
건조수축 길이변화 시험 결과, OPC에 비해 혼합 시멘트 및 저발열 시멘트 콘크리트의 건조수축 변화율이 적었다. 건조수축 변화율은 적을수록 상대적으로 건조수축에 의한 균열의 발생 가능성이 적어지므로 OPC보다 혼합시멘트 및 저발열 시멘트이 경우가 건조수축으로 인한 균열 저감 효과가 높음을 알 수 있었다.
8에 나타내었다. 결과로부터, OPC 시험체의 경우 최고온도 및 최고온도 도달시간이 60℃ 및 60 시간 정도로 수화열 저감효과가 가장 열악함을 알 수 있었다. 2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다.
7에 나타내었다. 결과에서 나타나듯이 2성분 및 3성분계의 혼합 시멘트를 사용한 콘크리트는 광물질 혼화재료의 첨가로 인하여 초기 수화반응이 지연되어 보통포틀랜드시멘트 및 저발열 시멘트 콘크리트에 비하여 초기 통과전하량은 높았으나 재령의 경과에 따라 크게 감소하여 염화물이온 투과성의 지표가 되는 총통과 전하량이 현저히 낮아 장기재령에서 우수한 특성을 나타냈다.
Table 9는 염화물 총통과량에 따른 ASTM C 1202의 일반적인 판정기준을 나타내고 있다. 본 시험체에 나타난 결과를 상기의 판정기준에 따라 분류하면 초기 재령 7일에서는 모든 시험체가 총통과전하량이 4,000 coulomb 이상으로 매우 높았으나 표준재령 28일에서는 2000 ~ 4000정도로 보통을 나타내었다. 이 후 재령이 증가할수록 총 통과전하량은 감소하였는데 특히 3성분계 시멘트인 TBC에서 감소량이 컸다.
본 연구에서 측정된 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 시험 결과는 Table 8과 같다. 시멘트 종류에 따라 제작된 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 경시변화를 보면 60분에서는 슬럼프 로스율이 OPC가 가장 크고 나머지 시험체는 유사하였으나 90분에서는 LHC의 경시 변화율이 비교적 낮았다. 이러한 이유는 초기 60분에서는 각 시멘트의 화학성분, 석고의 형태 및 불순물 등에 따라서 시멘트와 고성능감수제의 상호작용에 의한 슬럼프의 특성이 확연히 나타나지 않았지만, 90분에서는 LHC가 상대적으로 시멘트의 성분중 C3A성분이 적어 비교적 슬럼프 로스율이 적게 나타났다.
본 시험체에 나타난 결과를 상기의 판정기준에 따라 분류하면 초기 재령 7일에서는 모든 시험체가 총통과전하량이 4,000 coulomb 이상으로 매우 높았으나 표준재령 28일에서는 2000 ~ 4000정도로 보통을 나타내었다. 이 후 재령이 증가할수록 총 통과전하량은 감소하였는데 특히 3성분계 시멘트인 TBC에서 감소량이 컸다. 한편, 저발열 시멘트인 LHC의 경우 수화열의 저감효과는 있었으나 염화물이온 저항성 측면에서는 큰 효과가 없는 것으로 나타나 내구성능 측면에서는 크게 유효하지 않은 것으로 판단된다.
제작 시 각 종 콘크리트에 대하여 동일한 유동성을 얻기 위해 사용된 고성능감수제의 사용량은 LHC에서 상대적으로 적은 양이 사용되었고 OPC에서 가장 많은 양을 사용되었는데 이는 OPC에서 상대적으로 유동성이 부족하여 많은 양의 고성능감수제를 첨가 하여야만 동일한 유동성을 확보할 수가 있었기 때문이다. 한편, 공기량 시험결과, 경시변화 60분에서는 시험체의 종류에 따른 감소량의 변화율은 유사하였으나 90분에서는 혼합시멘트인 FA25 및 TBC가 OPC 및 LHC에 비해서 감소량이 줄어들었다. 이는 FA25 및 TBC의 경우 결합재내에 플라이애쉬가 함유되어 상대적으로 공기량의 로스율이 증가되지 않은 것으로 판단된다.
단열온도 상승 시험 결과, OPC의 경우 수화열 저감효과가 가장 열악하였으며 2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다. 한편, 온도저감에 가장 효과적인 시험체는 저발열 시멘트 콘크리트인 LHC로 최고온도는 3성분계 시멘트 콘크리트인 TBC와 큰 차이가 없었으나 OPC나 혼합 시멘트에 비해 최고온도 도달 시간이 늦어져 온도 저감 효과가 우수함을 알았다.
2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다. 한편, 온도저감에 가장 효과적인 시험체는 저발열 시멘트인 LHC로 최고온도는 3성분계 시멘트인 TBC와 큰 차이가 없었으나 OPC나 혼합 시멘트에 비해 최고온도 도달시간이 늦어져 온도 저감이 우수함을 나타내었다. 이와 같이 저발열 시멘트의 온도제어 효과가 뛰어난 이유는 규산칼슘 화합물의 구성비율의 최적화와 간극질의 저감에 의해 시멘트의 수화에 따른 발열량이 현저히 저감되는 것으로부터 기인되며 최종적인 단열온도 상승량은 3성분계 혼합시멘트와 거의 동등한 수준이 되지만 초기 재령에서의 발열속도가 느리므로 콘크리트의 온도균열 저감측면에서 유리하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 3성분계 시멘트 및 저발열 시멘트를 사용해 콘크리트의 물성, 내구 성능 및 수화특성을 분석한 결과는 무엇인가?
1. 모든 시험체에서 슬럼프 및 공기량은 목표 범위를 만족하여 기본 물성 측면에서 시멘트의 종류에 따른 문제점은 특별히 없는 것으로 판단된다.
2. 압축강도 시험 결과, 초기재령 7일에서는 2, 3성분의 혼합시멘트 콘크리트의 강도가 OPC 보다 훨씬 낮았으나 재령 28일 이후부터는 플라이애쉬 및 고로슬래그 등의 포졸란계 물질의 함유로 인한 포졸란 작용으로 강도가 증진되어 재령 90일에서는 OPC보다 훨씬 높은 강도를 나타내어 장기강도 증진에 효과적이었다.
3. 건조수축 길이변화 시험 결과, OPC에 비해 혼합 시멘트 및 저발열 시멘트 콘크리트의 건조수축 변화율이 적었다. 건조수축 변화율은 적을수록 상대적으로 건조수축에 의한 균열의 발생 가능성이 적어지므로 OPC보다 혼합시멘트 및 저발열 시멘트이 경우가 건조수축으로 인한 균열 저감 효과가 높음을 알 수 있었다.
4. 단열온도 상승 시험 결과, OPC의 경우 수화열 저감효과가 가장 열악하였으며 2성분 및 3성분계 혼합 시멘트는 OPC에 비해 최고 온도 및 도달시간이 늦어 온도 저감에 보다 효과적임을 알 수 있었다. 한편, 온도저감에 가장 효과적인 시험체는 저발열 시멘트 콘크리트인 LHC로 최고온도는 3성분계 시멘트 콘크리트인 TBC와 큰 차이가 없었으나 OPC나 혼합 시멘트에 비해 최고온도 도달 시간이 늦어져 온도 저감 효과가 우수함을 알았다.
5. 이상의 연구결과로부터, 3성분계 혼합 시멘트인 TBC가 내구성능 및 수화열 저감 효과에 가장 우수하여 매스 콘크리트 및 내구성능이 요구되는 구조물 축조에 적합하다고 판단된다.
대형 구조물의 시공 시 발생하는 수화열은 어떤 문제를 야기하는가?
현재 산업 및 토목기술의 발전으로 인한 콘크리트 구조물의 대형화 및 다양화가 시도되고 있으나 대형 구조물의 시공 시 발생하는 수화열은 온도균열을 유발하여 콘크리트 구조물의 내구성능을 저하시키는 문제를 발생한다. 본 논문은 시멘트의 종류에 따른 콘크리트의 내구성능 및 수화열 저감 특성을 고찰하기 위하여 보통포틀랜드시멘트, 플라이애쉬를 혼합한 2성분계 시멘트, 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합한 3성분계 시멘트 및 저발열 시멘트를 각 각 사용하여 제작한 콘크리트의 물성, 내구성능 및 수화특성 등의 결과를 비교 분석한 결과, 3성분계 혼합 시멘트가 내구성능 및 수화열 저감 효과에 가장 우수한 것으로 나타나 매스 콘크리트 및 내구성능이 요구되는 구조물 축조에 적합하다고 판단되었다.
3성분계 시멘트 콘크리트의 장점은 무엇인가?
일반적으로 혼합 시멘트는 보통포틀랜드시멘트 및 광물질 혼화재료 종류와 양 또는 분말도와의 조합에 의해 여러 가지 성능을 가지는 제품의 설계가 가능하며 최근에는 광물질 혼화재료의 고유특성을 활용하여 콘크리트 내염성능 확보 및 특히 저열화의 목적으로 3성분계 시멘트의 현장 적용 및 용도 확대가 진행되고 있다. 고로슬래그 미분말과 플라이애쉬를 모두 함유한 3성분계 시멘트 콘크리트는 고로슬래그시멘트 콘크리트의 장점인 치밀한 조직 구조와 플라이애쉬시멘트 콘크리트의 장점인 작업성 개선과 이에 따른 단위 수량을 감소, 염화물에 대한 고정화 효과 등의 장점을 가지게 된다. 본 연구에서는 일반적으로 3성분계 시멘트의 적정조합으로 알려진 보통포틀랜드시멘트 40%, 고로슬래그 미분말 40% 및 플라이애쉬 20% 배합을 사용하였다.
참고문헌 (7)
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