[논문]고흡수성 수지(SAP)를 이용한 내부양생이 초고성능 콘크리트(UHPC)의 수화반응, 자기수축, 내구성 및 역학적 특성에 미치는 영향

강성훈; 문주혁; 홍성걸

doi:10.4334/jkci.2016.28.3.317

고흡수성 수지(SAP)를 이용한 내부양생이 초고성능 콘크리트(UHPC)의 수화반응, 자기수축, 내구성 및 역학적 특성에 미치는 영향
Effect of Internal Curing by Super-Absorbent Polymer (SAP) on Hydration, Autogenous Shrinkage, Durability and Mechanical Characteristics of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.28 no.3, 2016년, pp.317 - 328

강성훈 (서울대학교 건축학과) , 문주혁 (싱가포르국립대학교 건설.환경 공학과) , 홍성걸 (서울대학교 건축학과)

초록
AI-Helper

이 연구의 목적은 내부양생을 위한 고흡수성 수지(SAP)의 혼입이 초고성능 콘크리트(UHPC)의 수화특성, 자기수축, 내구성 및 역학적 특성에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위해 입도범위는 유사하지만 화학적 구조가 다른 2 종류의 SAP이 선택되었고, 이러한 SAP이 혼입된 UHPC의 성능이 실험을 통해 평가되었다. 평가결과는 SAP의 종류, 그리고 혼입 여부에 따라 비교되었다. 수화반응성과 수화생성물 확인을 위해 등온열량계 및 XRD를 이용한 실험이 각각 진행되었고, 이 실험을 통해 초기 재령일에서 수화반응성 및 장기 재령일에서의 수화생성물을 확인하였다. UHPC의 수축저감제로서 SAP의 적용 가능성을 확인하기 위해 자기수축 변형율, 압축강도 및 염분침투성을 측정하였다. 또한, SEM 이미지 촬영을 통해 SAP이 UHPC 내부에서 형성한 공극을 실제로 확인하고 분석하였다. 이러한 분석 및 평가결과를 통해, SAP을 이용한 내부양생은 역학적 성능과 내구성 저하 없이 UHPC의 자기수축을 저감시킬 수 있다는 결론을 내렸다. 실험에 사용된 두 종류의 SAP 중에서, UHPC 내부에서 흡수력이 더 우수한 SAP_AM이 SAP_AA 보다 수축저감성능 뿐만 아니라, 장기적인 수화반응성, 압축강도, 염분침투 저항력에서도 성능이 더 우수한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This research intends to understand the impact of super-absorbent polymer (SAP) as an internal curing agent in Ultra-High Performance Concrete (UHPC). Two different types of SAPs of acrylic acid (SAP_AA) and acrylic acid-co-acrylamide (SAP_AM) were examined with UHPC formulation. Isothermal calorimetry and x-ray diffraction experiments revealed the impact of polymers with the different chemical bonds on cement hydration. To test its feasibility as a shrinkage reducing admixture for UHPC, a series of experiments including flowability, compressive strength, rapid chloride permeability and autogenous shrinkage profile was performed. While both SAPs showed a reduction in autogenous shrinkage, it has been concluded that the SAP size and chemical form significantly affect the performance as an internal curing agent in UHPC by controlling cement hydration and porosity modification. Between the tested SAPs, SAP_AM which absorbs more water in UHPC than SAP_AA, shows better mechanical and durability performance.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SAP의 혼입이 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향이 주요 연구주제가 되는 이유는?	SAP의 혼입이 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향 역시 주요 연구주제이다. 그 이유는 압축강도는 콘크리트의 대표적인 재료특성이며, HPC와 UHPC는 높은 압축강도가 주요 장점인 재료이기 때문이다. 콘크리트에 SAP을 혼입한 실험결과를 살펴보면 대부분 강도 하락이 보고되고 있으며, 그 범위는 최대 30%까지 나타나고 있다.
	UHPC의 특징은?	또한, 자기수축은 종결 이전 초기 경화과정에서 부터 발생하므로 초기 재령일에서 균열 발생 가능성을 높게 만든다.2) 특히, UHPC는 단위 시멘트량과 시멘트 대비 실리카 퓸의 중량비율이 각각 700~1,000 kg/m3, 0.2~0.25 범위로 매우 높고, W/C는 0.25 이하로 매우 낮은 재료특성을 가진다.3,4) 이러한 재료특성 때문에 7일 이전의 초기 재령일에서 급격한 내부습도 감소가 발생하고 이는 급격한 자기수축으로 이어진다.
	낮은 W/C에 의한 밀실한 콘크리트의 개발의 장단점?	35인 고성능 콘크리트(HPC) 및 초고성능 콘크리트(UHPC)가 실용화되고 있다. 낮은 W/C에 의한 밀실한 콘크리트의 개발은 고강도 및 고내구성을 유도할 수 있었지만, W/C가 0.42 이상인 일반 콘크리트에서 나타나지 않는 추가적인 수축현상을 발생시켰다.1) 이러한 추가적인 수축현상은 시멘트가 물과 함께 수화 반응함으로써 나타나는 자기건조(Self-desiccation) 현상과 관계된 것이며, W/C가 낮을수록 더욱 두드러지게 나타난다.

참고문헌 (33)

Jensen, O.M., and Hansen, P.F., "Water-Entrained Cement-Based Materials: I. Principles and Theoretical Background", Cement and Concrete Research, Vol.31, No.4, 2001, pp. 647-654.

상세보기
Lura, P., Jensen, O.M., and Breugel, K., "Autogrnous Shrinkage in High-Performance Cement Paste: An Evaluation of Basic Mechanism", Cement and Concrete Research, Vol.33, No. 2, 2003, pp.223-232.

상세보기
Eppers, S., and Muller, C., "Autogenous Shrinkage Strain of Ultra-High-Performance Concrete (UHPC)", Proceedings of the 2nd International Symposium on UHPC, University of Kassel, Kassel, Germany, 2008, pp.433-441.
Dudziak, L., and Mechtcherine, V., "Mitigation of Volume Changes of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) by using Super Absorbent Polymers", Proceedings of the 2nd International Symposium on UHPC, University of Kassel, Kassel, Germany, 2008, pp.425-432.
Loukili, A., Khelidj, A., and Richard, P., "Hydration Kinetics, Change of Relative Humidity, and Autogenous Shrinkage of Ultra-High-Strength Concrete", Cement and Concrete Research, Vol.29, No.4, 1999, pp.577-584.

상세보기
Kim, S.W., Choi, S., Lee, K.M., and Park, J.J., "Autogenous Shrinkage Characteristics of Ultra High Performance Concrete", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.23, No.3, 2011, pp.295-301.

원문보기 상세보기
Meddah, M.S., Suzuki, M., and Sato, R., "Influence of a Combination of Expansive and Shrinkage-Reducing Admixture on Autogenous Deformation and Self-Stress of Silica Fume High-Performance Concrete", Construction and Building Materials, Vol.25, No.1, 2011, pp.239-250.

상세보기
YOO, D.Y., Park, J.J., Kim, S.W., and Yoon, Y.S., "Evaluating Early Age Shrinkage Behavior of Ultra High Performance Cementitious Composites (UHPCC) with CSA Expansive Admixture and Shrinkage Reducing Agent", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.23, No.4, 2011, pp.441-448.

원문보기 상세보기
Bentz, D.P., and Wiess W.J., Internal Curing: A 2010 State-of-the-Art Review, NISTIR 7765, Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce, Gaithersburg, 2011, p.82.
Jensen, O.M., "Use of Superabsorbent Polymers in Concrete", Concrete International, Vol.35, No.1, 2013, pp.48-52.
Jensen, O.M., and Hansen, P.F., "Water-Entrained Cement-Based Materials: II. Experimental Observations", Cement and Concrete Research, Vol.32, No.6, 2002, pp.973-978.

상세보기
Mechtcherine, V., Dudziak, L., Schulze, J., and Stahr, H., "Internal Curing by Super Absorbent Polymers (SAP) - Effects on Material Properties of Self-Compacting Fibre-Reinforced High Performance Concrete", International RILEM Conference on Volume Changes of Hardening Concrete: Testing and Mitigation, Lyngby, Denmark, 2006, pp.87-96.
Snoeck, D., Tittelboom, K., Steuperaert, S., Dubruel, P., and Belie, N., "Self-Healing Cementitious Materials by the Combination of Microfibres and Superabsorbent Polymers", Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol.25, No.1, 2014, pp.13-24.

상세보기
Mechtcherine, V., and Reinhardt, H.W., "Application of Super Absorbent Polymers (SAP) in Concrete Construction", RILEM State-of-the-Art Reports 2, RILEM, Bagneux, 2012, p.164.
Monnig, S., Superabsorbing Additions in Concrete: Applications, Modelling and Comparison of Different Internal Water Sources, Doctorial Thesis, University of Stuttgart, Stuttgart, 2009, p.164.
Igarashi, S.I., and Watanabe, A., "Experimental Study on Prevention of Autogenous Deformation by Internal Curing using Super-Absorbent Polymer Particles", International RILEM Conference on Volume Changes of Hardening Concrete: Testing and Mitigation, Lyngby, Denmark, 2006, pp.77-86.
Craeye, B., Geirnaert, M., and Schutter, G., "Super Absorbing Polymers as an Internal Curing Agent for Mitigation of Early-Age Cracking of High-Performance Concrete Bridge Decks", Construction and Build Materials, Vol.25, No.1, 2011, pp.1-13.

상세보기
Hasholt, M.T., Jensen, O.M., Kovler, K., and Zhutovsky, S., "Can Superabsorent Polymers Mitigate Autogenous Shrinkage of Internally Cured Concrete without Compromising the Strength?", Construction and Building Materials, Vol.31, No.6, 2012, pp.226-230.

상세보기
Laustsen, S., Hasholt, M.T., and Jensen, O.M., "A New Technology for Air-Entrainment of Concrete", International Conference on Microstructure Related Durability of Cementitious Composites, RILEM. Bagneux, 2008, pp.1223-1230.
Zhu, Q., Christopher, W.B., and Kendra, A. Erk. "Effect of Ionic Crosslinking on the Swelling and Mechanical Response of Model Superabsorbent Polymer Hydrogels for Internally Cured Concrete." Materials and Structures, Vol. 48, 2014, pp.2261-2276.
Hewlett, P.C., Lea's Chemistry of Cement and Concrete: Forth Edition, Elselvier, Oxford, 2010, pp.265-267.
Schrofl, C., Mechtcherine, V., and Gorges, M. "Relation between the Molecular Structure and the Efficiency of Superabsorbent Polymers (SAP) as Concrete Admixture to Mitigate Autogenous Shrinkage", Cement and Concrete Research, Vol.42, No.6, 2012, pp.865-873.

상세보기
Kang, S.H., and Hong, S.G., "Performance of Fresh and Hardened Ultra High Performance Concrete without Heat Treatment", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 26, No.1, 2014, pp.23-34.

원문보기 상세보기
KS F 2586, Standard Test Method for Autogenous Shrinkage and Expansion of Cement Paste, Mortar and Concrete, Korean Agency for Technology and Standards, Seoul, 2010, p.4.
KS F 2594, Method of test for slump flow of fresh concrete, Korean Agency for Technology and Standards, Seoul, 2009, p.3.
KS F 2405, Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete, Korean Agency for Technology and Standards, Seoul, 2010, p.6.
ASTM C1202-12, Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration, ASTM International, West Conshohocken, 2012, p.7.
Pfeifer, D.W., Mcdonald, D.B., and Krauss, P.D., "The Rapid Chloride Permeability Test and Its Correlation to the 90-Day Chloride Ponding Test", PCI Journal, Chicago, 1994, pp.38-47.
YOO, D.Y., Park, J.J., Kim, S.W., and Yoon, Y.S., "Influence of Reinforcing Bar Type on Autogenous Shrinkage Stress and Bond Behavior of Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete", Cement and Concrete Composites, Vol.48, 2014, pp.150-161.

상세보기
Association Francaise de Genie Civil (AFGC), Ultra High Performance Fiber-Reinforced Concretes - Recommendations, Paris, 2013, p.357.
Reinhardt, H.W., Grobe, C.U., and Herb, A.T., "Ultrasonic Monitoring of Setting and Hardening of Cement Mortar - A New Device", Material and Structures, Vol.33, No.9, 2000, pp.581-583.

상세보기
Habel, K., Viviani, M., Denarie, E., and Bruhwiler, E., "Development of the Mechanical Properties of an Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC)", Cement and Concrete Research, Vol.35, No.7, 2006, pp. 1362-1370.
Loukili, A., Khelidj, A., and Richard, P., "Hydration Kinetics, Change of Relative Humidity, and Autogenous Shrinkage of Ultra-High-Strength Concrete". Cement and Concrete Research, Vol.29, No.4, 1999, pp.577-584.

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