재령 및 배합특성을 고려한 보통 콘크리트의 강도, 염화물 확산계수, 통과전하량 변화 분석 Analysis on Changes in Strength, Chloride Diffusion, and Passed Charges in Normal Concrete Considering Ages and Mix Proportions원문보기
초기재령에서의 콘크리트 거동은 시간의 증가에 따른 수화반응에 따라 변화하는데, 염해 저항성과 강도 특성은 다르게 변화한다. 본 연구에서는 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 변화하는 강도 및 염해 저항특성을 보통 콘크리트에 대하여 분석하였다. 이를 위해 3개의 물-시멘트비를 가진 일반 콘크리트에 대하여, 재령 28일과 6개월 수중양생을 수행하였으며, 강도, 염화물 확산계수, 통과전하량을 평가하였다. 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 강도변화는 135.3~138.3% 수준으로 증가하였으나, 염화물 확산계수의 경우 41.8%~51.1% 수준으로, 통과전하량의 경우 53.6%~70.0% 수준으로 감소하였다. 염화물 확산계수와 통과전하량의 경우는 비교적 비슷한 수준으로 감소하였는데, 두 결과는 전기장 내에서의 염화물 이동에 지배적이기 때문이다. 또한 강도의 변화비보다 염화물 확산계수 및 통과전하량의 변화비가 크게 증가하였는데, 이는 공극특성의 제곱에 비례하여 물질이동 특성이 변하기 때문이다.
초기재령에서의 콘크리트 거동은 시간의 증가에 따른 수화반응에 따라 변화하는데, 염해 저항성과 강도 특성은 다르게 변화한다. 본 연구에서는 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 변화하는 강도 및 염해 저항특성을 보통 콘크리트에 대하여 분석하였다. 이를 위해 3개의 물-시멘트비를 가진 일반 콘크리트에 대하여, 재령 28일과 6개월 수중양생을 수행하였으며, 강도, 염화물 확산계수, 통과전하량을 평가하였다. 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 강도변화는 135.3~138.3% 수준으로 증가하였으나, 염화물 확산계수의 경우 41.8%~51.1% 수준으로, 통과전하량의 경우 53.6%~70.0% 수준으로 감소하였다. 염화물 확산계수와 통과전하량의 경우는 비교적 비슷한 수준으로 감소하였는데, 두 결과는 전기장 내에서의 염화물 이동에 지배적이기 때문이다. 또한 강도의 변화비보다 염화물 확산계수 및 통과전하량의 변화비가 크게 증가하였는데, 이는 공극특성의 제곱에 비례하여 물질이동 특성이 변하기 때문이다.
Concrete behavior in early-age is changing due to hydration reaction with time, and a resistance to chloride attack and strength development are different characterized. In the present work, changing strength and resistance to chloride attack are evaluated with ages from 28 days to 6 months. For the...
Concrete behavior in early-age is changing due to hydration reaction with time, and a resistance to chloride attack and strength development are different characterized. In the present work, changing strength and resistance to chloride attack are evaluated with ages from 28 days to 6 months. For the purpose, strength, diffusion coefficient, and passed charge are evaluated for normal concrete with 3 different mix proportions considering 28-day and 6-month curing conditions. With increasing concrete age, the changing ratio of strength falls on the level of 135.3~138.3%, while diffusion coefficient and passed charge shows 41.8%~51.1% and 53.6%~70.0%, respectively. The results of chloride diffusion coefficient and passed charge show relatively similar changing ratios since they are much dependent on the chloride migration velocity in electrical field. The changing ratios in chloride behaviors are evaluated to be much larger than those in compressive strength since the ion transport mechanism is proportional to not porosity but square of porosity.
Concrete behavior in early-age is changing due to hydration reaction with time, and a resistance to chloride attack and strength development are different characterized. In the present work, changing strength and resistance to chloride attack are evaluated with ages from 28 days to 6 months. For the purpose, strength, diffusion coefficient, and passed charge are evaluated for normal concrete with 3 different mix proportions considering 28-day and 6-month curing conditions. With increasing concrete age, the changing ratio of strength falls on the level of 135.3~138.3%, while diffusion coefficient and passed charge shows 41.8%~51.1% and 53.6%~70.0%, respectively. The results of chloride diffusion coefficient and passed charge show relatively similar changing ratios since they are much dependent on the chloride migration velocity in electrical field. The changing ratios in chloride behaviors are evaluated to be much larger than those in compressive strength since the ion transport mechanism is proportional to not porosity but square of porosity.
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문제 정의
본 절에서는 각 배합에 따른 재령효과에 대하여 분석하도록 한다. 강도증가는 w/b가 0.
본 절에서는 재령이 28일에서 6개월로 증가한 OPC 콘크리트에 대하여 기술하도록 한다. Fig.
제안 방법
28일및 6개월 수중 양생 기간 이후, 100mm×200mm의 실린더 시편을 커팅하여 두께 50mm의 디스크 시편을 제조하였다. 3%의 NaCl 수용액과 0.3M NaOH 수용액을 가진 셀에 60V의 전압을 인가하여 30분 간격으로 6시간까지 통과 전류량을 측정하였다. 식 (3)에서는 계산식을 나타내고 있는데, 60V의 전압기간 이후시편을 통과한 전류의 총 합은 염화물 침투 저항의 지표로 사용되고 있다 (ASTM C 1202, 2010; KS F 2711, 2012).
8시간 전위를 인가한 뒤, 시편을 쪼개어 표면에 0.1N의 AgNO3 용액을 분무하였으며, 음극 측 표면에서부터 은색으로 변하는 지점까지의 깊이를 염소이온의 침투깊이로 측정하였다. 전위차 촉진시험법에 의한 비정상 상태의 염소이온 확산계수는 Tang’s method을 이용하였으며, 염소이온 침투깊이로부터 촉진확산계수 (Drcpt )를 도출하였다.
일반 강도 및 고내구성 콘크리트의 수준을 고려하여 총 3가지의 배합을 고려하였으며, 28일 재령 및 6개월 수중양생 된시편을 대상으로 강도특성, 촉진확산계수, 전하통과량 및 공극량의 변화를 정량적으로 분석하였다. 각 증가 또는 감소비율은 물-결합재비 특성을 고려하여 같이 고려되어 분석하였다.
3%로 배합에 따른 큰 차이는 보이지 않았다. 공극특성의 경우, 6개월에 해당하는 자료가 아직 입수되지 않아서 28일 재령에 해당하는 결과만을 분석하였다. Fig.
목표 슬럼프는 150±10mm으로, 공기량은 4.0±1.0%로 설정하였으며, w/b를 0.37, 0.42 및 0.47로 변화시켜 3개 배합의 콘크리트를 제조하였다.
2008). 본 실험에서는 시멘트 모르타르 시편을 분석이 가능하게 작은 조각으로 파쇄한 후, 수화정지를 위하여 아세톤에 24시간 침지시켰다. 이후 105℃의 건조로에서 24시간 동안 건조시킨 후 미세공극을 측정하였다.
OPC 자체만으로도 재령이 증가함에 따라 염화물 저항성은 크게 증가한다. 본 연구에서는 3가지 배합을 가진 OPC 콘크리트에 대하여 28일 재령 및 6개월 재령에 대한 강도, 확산계수, 통과 전하량에 대한 변화를 분석하였으며, 강도 및 염해 저항특성의 변화를 비교하였다. 본 연구를 통하여 도출된 결론은 다음과 같다.
본 실험에서는 시멘트 모르타르 시편을 분석이 가능하게 작은 조각으로 파쇄한 후, 수화정지를 위하여 아세톤에 24시간 침지시켰다. 이후 105℃의 건조로에서 24시간 동안 건조시킨 후 미세공극을 측정하였다. Table 4에서는 공극률 평가를 위한 실험조건을 나타내고 있다.
47로 고려하여 시편을 제조 하였다. 일반 강도 및 고내구성 콘크리트의 수준을 고려하여 총 3가지의 배합을 고려하였으며, 28일 재령 및 6개월 수중양생 된시편을 대상으로 강도특성, 촉진확산계수, 전하통과량 및 공극량의 변화를 정량적으로 분석하였다. 각 증가 또는 감소비율은 물-결합재비 특성을 고려하여 같이 고려되어 분석하였다.
전위차에 의한 촉진 염소이온 확산계수를 평가하기 위하여 확산셀을 구성하였다. 음극셀(CellⅠ) 용액은 0.
대상 데이터
28일및 6개월 수중 양생 기간 이후, 100mm×200mm의 실린더 시편을 커팅하여 두께 50mm의 디스크 시편을 제조하였다.
5M의 염화나트륨 (NaCl)용액을 사용하였으며, 양극셀(CellⅡ) 용액은 포화 수산화칼슘(sat. Ca(OH)2)용액을 사용하였다. 또한 촉진염화물 확산계수는각 재령 및 배합에 대하여 3개의 시편을 제조하였으며 그 평균값을 결과로 사용하였다.
압축강도 평가를 위해 100×200mm 실린더 시편이 사용되었으며, 3개 시편의 평균값을 사용하였다. KS F 2405에 따라 재령 28 일 및 6개월 시편의 강도 평가를 수행하였다. Fig.
본 연구에서는 w/b를 0.37, 0.42, 0.47로 고려하여 시편을 제조 하였다. 일반 강도 및 고내구성 콘크리트의 수준을 고려하여 총 3가지의 배합을 고려하였으며, 28일 재령 및 6개월 수중양생 된시편을 대상으로 강도특성, 촉진확산계수, 전하통과량 및 공극량의 변화를 정량적으로 분석하였다.
압축강도 평가를 위해 100×200mm 실린더 시편이 사용되었으며, 3개 시편의 평균값을 사용하였다.
콘크리트 결합재로는 OPC를 사용하였으며, 화학적 특성은 Table 1에 나타내었다. 사용된 골재 특성과 콘크리트 배합표는 Table 2와 Table 3에 제시되었다.
이론/모형
ASTM C 1202 및 KS F 2711 방법에 따라 지름 100mm, 두께 50mm의 시편을 대상으로 전하량 통과시험을 수행하였다. 28일및 6개월 수중 양생 기간 이후, 100mm×200mm의 실린더 시편을 커팅하여 두께 50mm의 디스크 시편을 제조하였다.
전위차 촉진시험법에 의한 비정상 상태의 염소이온 확산계수는 Tang’s method을 이용하였으며, 염소이온 침투깊이로부터 촉진확산계수 (Drcpt )를 도출하였다.
2. 강도증가는 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 135.7%(w/c 0.37), 138.3%(w/c 0.42), 135.3%(w/c 0.47)로 각각 평가되었으며 각 배합에 따른 큰 차이는 발생하지 않았다. 그러나 촉진 확산계수의 경우 51.
w/c의 증가에 따라 확산계수는 증가하였으며, 재령이 증가함에따라 각 배합의 확산계수는 크게 감소하였다. 이는 OPC 배합이 GGBFS 및 FA를 혼입한 배합보다 비교적 낮게 확산계수 감소가평가된다 하더라도, 재령에 따라서 크게 확산계수 감소가 발생하고 있음을 알 수 있다.
2 C로 평가되었다. 각 배합에 따른 감소율은 53.6%(w/c 0.37), 64.2%(w/c 0.42), 70.0%(w/c 0.57)로 평가되었다. 또한 기존의 연구에서는(Berke and Hicks 1992) 통과전하량에 따른 유효 확산 계수를 제안하였는데, 통과전하량을 확산계수로 환산한 식은 (4)과 같으며, 그 결과를 Fig.
4 C로 증가하였다. 그러나 6개월 경과시 모든 배합에서 통과전하량은 감소하였으며, 2408.4 C, 3380.4 C, 4597.2 C로 평가되었다. 각 배합에 따른 감소율은 53.
실험결과는 전형적인 강도발현을 나타내었는데, 낮은 w/b와 재령의 증가에 따라 증가하였다. w/c 0.
5에서는 재령에 따른 통과전하량의 변화를 나타내고 있다. 지속적인 수화반응에 따라서 통과전하량은 크게 감소하였으며, w/b의 증가에 따라서 통과전하량은 증가하였다. 이는 확산계수와 같은 경향을 나타내는데, 비정상상태의 확산성은 전기장 내에서의 통과전하에 의존하기 때문이다.
후속연구
염해 저항성은 강도 변화비보다 강도 변화의 제곱비에 근접하였는데, 물질이동에 대한 영향은 공극률보다 공극률의 제곱에 비례하기 때문이다. 다만 장기적인 관점에서 각 물-결합재 비의 변화에 따른 강도 및 염해저항특성은 추가적으로 연구되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업 부산물로서 환경부하 영향을 줄이고 장기적인 염해 저항성 개선에 매우 유리한 건설재료는?
2007). 고로슬래그미분말(GGBFS: Ground Granulated Blast Furnace Slag), 플라이애시(FA: Fly Ash), 실라카 퓸(SF: Silica Fume)과 같은 혼화재료는 산업 부산물로서 환경부하 영향을 줄이고 장기적인 염해 저항성 개선에 매우 유리한 건설재료이다. GGBFS를 사용한 콘크리트는 잠재수경성 반응을 통하여 조직이 치밀화 되고, 염화물 고정화가 크게 발생한다(Jeong et al.
초기재령에서의 콘크리트 거동은 어떻게 변화하는가?
초기재령에서의 콘크리트 거동은 시간의 증가에 따른 수화반응에 따라 변화하는데, 염해 저항성과 강도 특성은 다르게 변화한다. 본 연구에서는 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 변화하는 강도 및 염해 저항특성을 보통 콘크리트에 대하여 분석하였다.
GGBFS의 문제점으로 보고되고 있는 것은?
2015; Erdem and Kirca 2008). 초기강도 저하의 문제가 많이 보고되고 있으나, 단위수량이 확보된 HVSC(High Volume Slag Concrete) 에서는 지연효과로 인해 강도저하가 상당히 보상되는 것으로 보고 되고 있다(Jeong et al. 2015; Escalante et al.
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