환원슬래그를 사용한 모르타르의 저온에서의 초기동해 방지에 관한 기초적 실험 A Fundamental Experiment on Preventing Frost Damage at Early Age of Mortar in Low Temperature using Reduction Slag원문보기
본 연구에서는 $-5^{\circ}C$이하에서도 가열 양생이 없이 수화 반응시 수화열이 높게 발생되는 환원슬래그를 시멘트 분체와 치환사용 하여 영하의 온도에서도 콘크리트의 자체 발열로 인해 압축강도를 재령 3일 이내 5MPa를 발현시켜 초기동해를 방지시키는 것이 최종 연구의 목적이며 이에 대하여 환원슬래그의 물리적 특성 평가와 열적 특성 평가를 실시한 결과 환원슬래그는 높은 수화열을 발생시키기 때문에 저온에서도 압축강도 발현이 우수함을 알 수 있었다. 이는 환원 슬래그의 성분 중 $C_{12}A_7$과 $C_3A$에 의해 수화열이 높게 발생됨 저온에서도 압축강도가 발현되는 것으로 나타났다. 하지만 환원슬래그 단독 치환하였을 경우 $SO_3$함량 부족으로 급결이 발생하는 것을 알 수 있었다. 급결을 방지하기 위해서는 석고의 사용이 필수적으로 사용되어야 한다. 따라서 본 연구 결과 환원슬래그와 석고를 3성분계로 사용하였을 경우 저온에서도 재령 3일에서 5MPa 압축강도를 나타나는 것으로 보아 저온에서도 콘크리트의 초기동해를 방지할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 $-5^{\circ}C$이하에서도 가열 양생이 없이 수화 반응시 수화열이 높게 발생되는 환원슬래그를 시멘트 분체와 치환사용 하여 영하의 온도에서도 콘크리트의 자체 발열로 인해 압축강도를 재령 3일 이내 5MPa를 발현시켜 초기동해를 방지시키는 것이 최종 연구의 목적이며 이에 대하여 환원슬래그의 물리적 특성 평가와 열적 특성 평가를 실시한 결과 환원슬래그는 높은 수화열을 발생시키기 때문에 저온에서도 압축강도 발현이 우수함을 알 수 있었다. 이는 환원 슬래그의 성분 중 $C_{12}A_7$과 $C_3A$에 의해 수화열이 높게 발생됨 저온에서도 압축강도가 발현되는 것으로 나타났다. 하지만 환원슬래그 단독 치환하였을 경우 $SO_3$함량 부족으로 급결이 발생하는 것을 알 수 있었다. 급결을 방지하기 위해서는 석고의 사용이 필수적으로 사용되어야 한다. 따라서 본 연구 결과 환원슬래그와 석고를 3성분계로 사용하였을 경우 저온에서도 재령 3일에서 5MPa 압축강도를 나타나는 것으로 보아 저온에서도 콘크리트의 초기동해를 방지할 수 있을 것으로 판단된다.
In this research, it used cement powder and reduction slag, which generates high hydration heat in hydration reaction without heat cure below $-5^{\circ}C$ degree. Purpose of final research is preventing freezing and thawing by making the compressive strength 5MPa in 3days below zero temp...
In this research, it used cement powder and reduction slag, which generates high hydration heat in hydration reaction without heat cure below $-5^{\circ}C$ degree. Purpose of final research is preventing freezing and thawing by making the compressive strength 5MPa in 3days below zero temperature due to own heat of concrete. and it is the result of physical characteristic and thermal property evaluation of reduction slag. Because reduction slag generates high hydration heat, compressive strength development is excellent. By generating highly hydration heat by $C_{12}A_7$ and $C_3A$ in reduction slag, compressive strength is developed in low temperature. In case of displacing only reduction slag without $SO_3$, it is indicated that quick-setting occurs by shortage of $SO_3$. For preventing quick-setting, gypsum is used essentially. According to this research result, in case of using reduction slag and gypsum as a ternary system, compressive strength developed 5MPa in 3 days below zero temperature. It is identified to prevent early frost damage of concrete below zero temperature.
In this research, it used cement powder and reduction slag, which generates high hydration heat in hydration reaction without heat cure below $-5^{\circ}C$ degree. Purpose of final research is preventing freezing and thawing by making the compressive strength 5MPa in 3days below zero temperature due to own heat of concrete. and it is the result of physical characteristic and thermal property evaluation of reduction slag. Because reduction slag generates high hydration heat, compressive strength development is excellent. By generating highly hydration heat by $C_{12}A_7$ and $C_3A$ in reduction slag, compressive strength is developed in low temperature. In case of displacing only reduction slag without $SO_3$, it is indicated that quick-setting occurs by shortage of $SO_3$. For preventing quick-setting, gypsum is used essentially. According to this research result, in case of using reduction slag and gypsum as a ternary system, compressive strength developed 5MPa in 3 days below zero temperature. It is identified to prevent early frost damage of concrete below zero temperature.
따라서 현재 외기온도–3℃ 이하에서는 내한 촉진제사용 방법과 가열양생 방법을 병합하여 사용하고 있으며 이는 공사비 증대의 문제점이 있다[5]. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 –5℃이하에서도 가열 양생이 없이 영하의 온도(-5℃)에서도 수화반응 시 수화열이 높게 발생하는 환원슬래그를 사용하여 재령 3일이내 압축강도를 5MPa를 발현시켜 초기동해를 방지시키는 것이 최종 연구의 목적이며 본 논문에서는 모르타르 레벨에서 실험적 연구로서 저온에서의(-5℃) 모르타르의 기초적 성능평가를 하고자 한다.
제안 방법
본 연구는 방동제와 수화반응시 발열량이 높은 혼화재 (환원슬래그)를 사용하여 –5℃이상에서 초기동해를 방지할 수 있는 모르타르의 성능평가 실험으로서, 우선 혼화재의 성분분석, 수화열 평가를 실시하였으며 다음으로 방동제를 사용한 모르타르 실험 평가에서는 혼화재의 치환량과 석고 사용량에 따라 물리적 특성 및 단열온도 성능평가를 실시하였다. 석고를 실험인자에 추가한 이유는 응결속도 조절과 강도발현을 위해 추가하였다.
본 연구는 방동제와 수화반응시 발열량이 높은 혼화재 (환원슬래그)를 사용하여 –5℃이상에서 초기동해를 방지할 수 있는 모르타르의 성능평가 실험으로서, 우선 혼화재의 성분분석, 수화열 평가를 실시하였으며 다음으로 방동제를 사용한 모르타르 실험 평가에서는 혼화재의 치환량과 석고 사용량에 따라 물리적 특성 및 단열온도 성능평가를 실시하였다. 석고를 실험인자에 추가한 이유는 응결속도 조절과 강도발현을 위해 추가하였다. 또한 모르타르의 배합은 KS L ISO 679에 의하여 시멘트와 잔골재의 비율을 1:3으로 설정 하였으며 W/C는 50%로 설정 하였다.
대상 데이터
또한 잔 골재는 ISO 표준사를 사용하였으며 재료의 특성은 Table 3에 나타냈다. 또한 물의 동결을 방지하기 위하여 방동제는 시중에 판매되는 제품을 사용하였다. 방동제의 물리적 성질을 Table 4에 나타내었으며 환원슬래그의 성질은 4.
본 실험에서 사용된 시멘트는 일반 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 광물조성은 Table 2와 같다. 또한 잔 골재는 ISO 표준사를 사용하였으며 재료의 특성은 Table 3에 나타냈다. 또한 물의 동결을 방지하기 위하여 방동제는 시중에 판매되는 제품을 사용하였다.
본 실험에서 사용된 시멘트는 일반 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며 광물조성은 Table 2와 같다. 또한 잔 골재는 ISO 표준사를 사용하였으며 재료의 특성은 Table 3에 나타냈다.
이론/모형
석고를 실험인자에 추가한 이유는 응결속도 조절과 강도발현을 위해 추가하였다. 또한 모르타르의 배합은 KS L ISO 679에 의하여 시멘트와 잔골재의 비율을 1:3으로 설정 하였으며 W/C는 50%로 설정 하였다.
성능/효과
3) 압축강도 측정결과 O/S/G1과 O/S/G2는 석고가 치환되지 않은 O/S보다 강도가 높게 발현되는 것으로 나타났으며 석고의 주성분인 SO3가 환원슬래그인 주성분인 알루미네이트와 반응하여 수화초기에 에트링자이트 생성을 촉진시켜 초기에 강도증진이 일어나는 것으로 판단된다.
4) 미소수화열량계를 통한 시멘트의 수화속도와 총 수화열 측정 결과 환원 슬래그의 성분 중 C12A7과 C3A에 의해 수화열이 높게 발생하는 것을 알 수 있었으며 석고에 의해 수화열 또한 낮아지는 것을 알 수 있었다.
5) 단열 온도 상승 시험 결과 기존 OPC만을 사용한 Plain 실험체의 최고 발열량이 가장 낮은 것으로 나타났으며 환원슬래그가 치환된 실험체 O/S, O/S/G1, O/S/G2의 최고 온도는 유사한 값을 나타냈다. 또한 환원 슬래그로 인하여 초기에 급격하게 수화열이 발생하는 것으로 나타났으며 석고의 치환량이 증가할수록 수화발열 속도는 감소되는 것으로 나타났다.
6) 환원슬래그를 콘크리트 초기동해 방지용 혼화재로 사용하기 위해 기초적인 실험을 실시한 결과 환원슬래그는 높은 수화열을 발생시키기 때문에 저온에서도 압축강도 발현이 우수함을 알 수 있었으며 석고의 사용이 필수적으로 사용되어야지만 급결을 방지하며 저온에서도 재령 3일에서 5MPa 압축강도를 나타내는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
내한촉진제를 사용하여 콘크리트를 제작하는 방법이란?
또한 다른 방법으로는 내한촉진제를 사용하여 콘크리트를 제작하는 방법이 있다[3]. 내한촉진제를 사용하였을 경우 콘크리트내 수분이 –3℃ 정도까지 동결되지 않고 저온 환경하에 있어서도 커다란 응결지연이 없이 콘크리트 경화를 진행 시키는 방법이다[4]. 이러한 연구들은 외기온도 –3℃정도 까지 사용할 수 있는 방법이며 –3℃이하의 외기 온도에서는 불가능한 실정이다.
초기동해의 방지에 필요한 최저 강도는 얼마 이상으로 규정하고 있는가?
한중콘크리트 공사에서 가장 중요한 문제는 굳지않은 콘크리트가 동결하지 않고, 소요의 압축강도를 발휘하도록 하는 것으로, 초기동해의 방지에 필요한 최저 강도는 보통 5MPa 이상으로 규정하고 있다[1]. 이러한 소요의 압축강도를 얻기 위해 건설현장에서는 콘크리트를 타설한후, 양생막 또는 양생지붕을 설치하고, 막내부를 갈탄등을
초기동해의 방지에 필요한 최저 강도를 얻기 위해 사용하는 기존의 방법들에 발생되는 문제는?
내한촉진제를 사용하였을 경우 콘크리트내 수분이 –3℃ 정도까지 동결되지 않고 저온 환경하에 있어서도 커다란 응결지연이 없이 콘크리트 경화를 진행 시키는 방법이다[4]. 이러한 연구들은 외기온도 –3℃정도 까지 사용할 수 있는 방법이며 –3℃이하의 외기 온도에서는 불가능한 실정이다. 따라서 현재 외기온도–3℃ 이하에서는 내한 촉진제사용 방법과 가열양생 방법을 병합하여 사용하고 있으며 이는 공사비 증대의 문제점이 있다[5].
참고문헌 (10)
Lee SS. A Study on the improvement of Strength delay according to Low Temperature of Cold Weather Concrete. Journal of the Korean Recycled Construction Resources institute. 2012 Mar;7(1):51-9
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Kim YJ, Lee SS, Won C, Park SJ. Strength Properties of Mortar Mixed with Accelerator for Freeze Protection in Constant and Variable Temperature Condition. Journal of the Korea Concrete institute. 2002 Dec;16(6):942-8
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An YJ, Choi JS, Bae KH, Kim HS. Hydration Property of Electric Arc Furnace Reduction Slag. Journal of the Korean Institute of Resources Recycling. 2010 Dec;19(6):93-101
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