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저온환경에서 알루미나시멘트를 사용한 모르타르의 단열양생에 따른 기초물성 평가
Fundamental Properties of Alumina Cement Mortar by Insulation Curing Method under Low Temperature 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.17 no.5, 2017년, pp.419 - 427  

박정훈 (Technical Research Center, Chemicon Co., Ltd) ,  기경국 (R& D Center, Chemicon Co., Ltd)

초록
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동절기에 콘크리트를 시공할 경우 초기동해와 강도발현이 지연되는 문제가 있으며, 이를 방지하기 위해서는 콘크리트가 동결하기 이전에 시멘트의 수화반응이 일정수준 이하 진행되는 것이 중요하다. 이에 본 연구는 저온에서도 수화열이 높게 발생되는 $Al_2O_3$성분이 함량이 높은 CSA, 알루미나시멘트를 OPC에 치환하여 물성평가를 수행하였다. 그 결과 CSA, 알루미나시멘트를 사용하여 $-5^{\circ}C$의 저온환경에서 초기에 수화반응이 빠르게 진행되며, 급결현상 및 유동성저하현상이 발생되었고, 석고를 사용하여 응결시간을 지연하며 유동성을 확보하여 작업성을 개선하였다. 또한 단열양생공법을 적용하여 모르타르의 동결시간을 지연하였으며 수축보상효과를 증진시켰고 3일, 7일 강도가 증진되었다. 따라서 본 연구 결과 저온환경에서 CSA, 알루미나시멘트 및 석고를 사용하여 조기에 강도발현 증진효과가 우수하였으며, 석고 및 단열양생공법을 적용하여 작업성, 동결저항성, 조기강도 발현 성능이 개선되어 초기동해를 방지하는데 효과가 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to examine the possibility of practical use of aluminate cement concrete at low-temperature environment with insulation method, an experimental studies on flowability, setting time, freezing temperature, size variation and compressive strength of the mortar at low-temperature were conducted...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 알루미나시멘트를 사용한 저온환경하 콘크리트의 실무 활용 가능성을 검토할 목적으로 알루미나시멘트 및 알루미나 복합체를 활용한 모르타르의 배합조건에 따른 기본물성 및 온도거동특성을 평가하였다. 또한 알루미나시멘트의 발열반응을 증진시킴에 따른 특성변화를 분석하기 위해 단열양생을 적용한 시험체와 비교하였다.
  • 전반적으로 모르타르가 동결되기 전까지 CAC가 수축정도를 증가시키며 석고는 CAC와 함께 수화반응을 통해 팽창을 유발하여 수축보상을 발생시켰으며, 모르타르가 동결된 이후에도 지속적으로 완만하게 수축 및 팽창을 발현하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 CA계열과 C12A7계열의 CAC를 석고와 함께 사용할 경우 체적팽창으로 인한 균열발생을 방지하기 위해서 석고의 혼입비율을 각각 3:1, 2:1로 설정하는 것이 유효한 것으로 나타났다. 즉 동일한 석고의 사용량에서도 함께 사용된 CAC의 종류에 따라 팽창성능이 크게상이하며 이는 CAC와 석고의 수화반응과정에서 ettringite및 mono sulfate 수화물이 형성되고 모르타르 내부 조직구조가 밀실하게 채워지며 조직구조가 형성되는 특성에 의한 것으로 추정된다[3].
  • 본 연구에서는 저온환경에서 시공이 가능하고 초기 강도 발현 특성이 우수한 저온환경하 콘크리트의 실무 활용 가능성을 검토할 목적으로 알루미나시멘트 및 알루미나 복합체를 활용한 모르타르의 석고사용 및 단열양생공법의 적용에 따른 플로우, 응결시간, 온도거동, 수축거동 및 압축강도 특성을 검토하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 본 연구에서는 저온환경에서 알루미나시멘트의 사용방법에 따른 모르타르의 초기발열효과와 강도발현특성을 비롯한 온도거동 특성을 평가하고자 하였다. 또한 초기발열효과를 증진시킴에 따른 특성변화를 분석하기 위해 단열양생을 적용한 시험체와 비교하였으며, 이를 위해 다음과 같은 실험계획을 수립하였다.
  • 또한 알루미나시멘트의 발열반응을 증진시킴에 따른 특성변화를 분석하기 위해 단열양생을 적용한 시험체와 비교하였다. 이를 통해 저온환경 알루미나시멘트의 적정배합을 제안하고 한중콘크리트에 사용하는 방안을 연구하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
극한지역에서 고층 및 대형건축물의 콘크리트 공사를 할 시 겪는 어려운 점은? 이러한 극한지역의 경우 일반적으로 콘크리트 공사가 불가능한 혹한기의 지속기간이 상당하여 연중 콘크리트 공사가 가능한 시기가 제약된다. 특히, 고층 및 대형건축물과 같은 장기간의 공사기간이 요구되는 건설프로젝트의 경우 연중 공사기간이 부족할 경우 총 공사기간이 연단위로 증가할 수 있으며, 이에 따른 비용이 추가적으로 증가하여 시공에 어려움이 있는 실정이다. 이러한 극한지에서 연중 콘크리트 공사가능시기를 1~2개월 확장할 경우 총 공사기간을 연단위로 저감할 수 있을 것으로 예상된다.
극한지역에서 콘크리트 공사 시기가 제약되는 이유는? 최근 국내 건설산업의 포화로 인해 신규 건설시장으로 진출하기 위한 사업의 일환으로 고위도지역인 몽골, 러시아 등 극한지역에 대한 건설공사를 수행하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 극한지역의 경우 일반적으로 콘크리트 공사가 불가능한 혹한기의 지속기간이 상당하여 연중 콘크리트 공사가 가능한 시기가 제약된다. 특히, 고층 및 대형건축물과 같은 장기간의 공사기간이 요구되는 건설프로젝트의 경우 연중 공사기간이 부족할 경우 총 공사기간이 연단위로 증가할 수 있으며, 이에 따른 비용이 추가적으로 증가하여 시공에 어려움이 있는 실정이다.
일부 긴급공사에서 콘크리트가 저온환경에 노출되는 것을 방지하기 위해 무엇을 수행하는가? 현재 국내의 한중콘크리트 공사는 일부 긴급공사를 제외하고는 대부분이 한중콘크리트에서 지정한 기준온도인 4℃ 이하에서 공사를 진행하지 않는 실정이며, 일부 긴급공사에서는 콘크리트가 저온환경에 노출되는 것을 방지하기 위하여 열선, 온풍기 및 단열설비를 사용한 가열보온양생을 수행하는 경우가 대부분이다. 보온양생의 경우 과다한 에너지사용량 및 열원의 불균일한 공급 등으로 인해 품질저하, 공기지연 및 공사비 증대 등의 문제점이 발생되며 보온양생을 최소화 하며 콘크리트 자체의 빙결온도를 저감시키고 초기에 시멘트 수화반응을 촉진시키기 위한 기술개발의 연구가 활발하다[2,3].
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참고문헌 (6)

  1. Han CG, Han MC. Determination of the protecting periods of frost damage at early age in cold weather concreting. Journal of Korea Concrete Institute. 2000 Jun;12(3):47-55. 

  2. Hong KN, Jung JY. Han SH. Material properties of grout using alumina cement and anhydrite. Journal of the Korean Society of Safety. 2011 Oct;26(5):59-64. 

  3. Min TB, Mun YB, Kim HC, Choi HK, Kim JY, Lee HS. A fundamental experiment on preventing frost damage at early age of mortar in low temperature using reduction slag. Journal of the Korea Institute of Building Construction. 2016 Feb;16(1):1-7. 

  4. Onder Kirca. Temperature effect on calcium aluminate cement based composite binders[doctor's thesis]. [Ankara (Turkey)]: Middle East Technical University; 2006 July. 209 p. 

  5. Jung JY, Min KH, Lee DK, Choi HS. A study of characteristics change of low-shrinkage normal strength concrete according to mixing factors and curing temperature. Journal of the Korea Academia Industrial cooperation Society. 2016 July;17(7):342-7. 

  6. Cho HW, Kang ST, Shin HS, Lee JH. Fundamental properties of magnesia-prosphate composite considering mix conditions and curing temperature. Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection. 2012 Nov;16(6):163-70. 

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