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문제 정의
- 본 연구에서는 전하통과량과 촉진확산계수의 변화를 강도 변화와 비교 평가하여 재령 변화에 따른 염화물 저항성을 재령증가와 함께 고찰하도록 한다. 이를 위해, 물 - 결합재(W/B:Water to Binder)비를 3 수준(37%, 42%, 47%)으로 설정하였으며 FA의 치환율을 3 수준(0%, 30%, 50%)으로 고려하여 총 9개의 배합을 수행하였다.
- 본 절에서는 재령28일의 염화물 확산계수, 총 통과전하량,압축강도가 재령 180일의 실험결과와 어떤 상관성을 가지는지에 대하여 평가하였다. 재령 기간이 늘어남에 따라 확산계수 및 총 통과전하량은 감소하지만 강도는 증가하기 때문에 강도의 경우는 증가율의 역수를 취하여 평가하였다.
제안 방법
- 또한 Table 4에서는 Tang’s method의 실험조건을 나타내었다. 8시간동안 전압을 인가한 후 시편을 할렬하여, 쪼갠 부분에 0.1 N의 AgNO3용액을 분무해 은색으로 변하는 부분을 염소이온 침투깊이로 측정하였다.
- OPC 배합과 FA 30%, 50% 치환한 총 3가지 배합에 대해 W/B를 0.37, 0.42, 0.47로 변화시켜 총 9가지 콘크리트 배합을 설정하였다. Tables 2 및 3은 배합에 사용된 골재와 혼화제의 특성을 나타내고 있다.
- Tang’s Method에 따른 염화물촉진 확산계수 시험, ASTM C 1202와 KS F 2711에 따른 통과 전하량 측정 시험 및 압축강도 시험을 실시하여 각 결과를 재령일의 증가를 고려하여 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 재령 28일, 180일에 대하여 측정한 염화물 확산계수와 총 통과전하량, 재령 28일, 49일, 180일에 대하여 측정한 압축강도를 OPC 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대하여 분석하였으며, 재령의 증가에 따라 변화하는 염화물 저항성을 강도 변화와 함께 고려하여 평가하였다. FA를 혼입한 콘크리트의 강도, 확산계수, 총 전하량을 비교 분석한 결론은 다음과 같다.
- Tang’s Method에 따른 염화물촉진 확산계수 시험, ASTM C 1202와 KS F 2711에 따른 통과 전하량 측정 시험 및 압축강도 시험을 실시하여 각 결과를 재령일의 증가를 고려하여 비교 분석하였다. 염화물 시험은 재령 28일, 180일에 대하여, 압축강도 시험은 재령 28일, 49일, 180일에 대하여 실시하였으며 재령의 증가에 따라 변화하는 확산계수 및 총 통과전하량을 압축강도 특성과 연계하여 평가하였다.
- 염화물 침투 시험을 위한 목표재령은 28, 180일로, 압축강도 평가 시험을 위한 목표 재령은 28, 49, 180일로 설정하였으며, 각 목표 재령일까지는 20°C 수중양생을 실시하여 시험을 진행하였다.
- 본 연구에서는 전하통과량과 촉진확산계수의 변화를 강도 변화와 비교 평가하여 재령 변화에 따른 염화물 저항성을 재령증가와 함께 고찰하도록 한다. 이를 위해, 물 - 결합재(W/B:Water to Binder)비를 3 수준(37%, 42%, 47%)으로 설정하였으며 FA의 치환율을 3 수준(0%, 30%, 50%)으로 고려하여 총 9개의 배합을 수행하였다. Tang’s Method에 따른 염화물촉진 확산계수 시험, ASTM C 1202와 KS F 2711에 따른 통과 전하량 측정 시험 및 압축강도 시험을 실시하여 각 결과를 재령일의 증가를 고려하여 비교 분석하였다.
- 본 절에서는 재령28일의 염화물 확산계수, 총 통과전하량,압축강도가 재령 180일의 실험결과와 어떤 상관성을 가지는지에 대하여 평가하였다. 재령 기간이 늘어남에 따라 확산계수 및 총 통과전하량은 감소하지만 강도는 증가하기 때문에 강도의 경우는 증가율의 역수를 취하여 평가하였다. Fig.
대상 데이터
- KS F 2405에 따라 재령 28일, 49일 및 180일 공시체에 대해 압축강도를 평가하였다. 각 배합 당 3개의 공시체를 사용하였으며, 강도의 평균값을 실험 결과로 사용하였다.
- 1과 같이 염화물 확산 Cell을 구성하였다. 음극(－, Cell I)에는0.5 M의 염화나트륨(NaCl) 수용액을 사용하였고 양극(＋,Cell II)에는 포화 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액을 사용하였다. 또한 Table 4에서는 Tang’s method의 실험조건을 나타내었다.
- 지름 100 mm 높이 200 mm의 원주형 공시체를 제작한 후 Tang’s method 및 ASTM C 1202, KS F 2711에 따라 두께 50mm의 디스크 시편을 제작하였다.
- 콘크리트에 투과되는 전하량을 측정하기 위해 ASTM C1202와 KS F 2711의 방법에 준하여 실험을 수행하였다. 지름 100 mm, 두께 50 mm 시편을 대상으로 음극에는 3% NaCl 수용액을, 양극에는 0.3 M NaOH 수용액을 주입 후 6시간동안 60 V의 전압을 인가하였다. 통과 전류량은 30분 간격으로 측정하였으며 식 (3)을 이용해 총 통과 전하량을 도출하였다.
이론/모형
- ASTM C 1202 및 KS F 2711에 준하여 측정한 총 통과전하량을 각 배합 및 재령에 따라 평가하였다. 배합별 총 통과전하량을 Fig.
- KS F 2405에 따라 재령 28일, 49일 및 180일 공시체에 대해 압축강도를 평가하였다. 각 배합 당 3개의 공시체를 사용하였으며, 강도의 평균값을 실험 결과로 사용하였다.
- KS F 2405에 준하여 압축강도를 평가하였는데, Fig. 6는 각 배합별 재령의 증가에 따른 강도 변화를, Fig. 7은 재령 28일과 180일 사이의 강도증가율을 나타내고 있다.
- 재령의 증가에 따라 변화하는 염화물 확산계수를 도출하기 위해서 Tang’s method에 의거하여 실험을 실시하였다.
- 콘크리트에 투과되는 전하량을 측정하기 위해 ASTM C1202와 KS F 2711의 방법에 준하여 실험을 수행하였다. 지름 100 mm, 두께 50 mm 시편을 대상으로 음극에는 3% NaCl 수용액을, 양극에는 0.
성능/효과
- 1) 재령이 28일에서 180일로 증가함에 따라 확산계수는 OPC의 경우 59.3∼71.4%, FA 30의 경우 19.5∼23.4%, FA 50의 경우 13.4∼16.3% 수준으로 감소하였다.
- 2) 재령 28일에서는 OPC 및 FA 50 배합의 경우 강도가 증가함에 따라 선형적으로 확산계수 및 총 통과전하량이 감소하였지만, FA 30 배합의 경우 강도가 40 MPa 이상인 경우 선형관계가 유지되지 않았다. 이는 FA 30% 치환의 경우, 강도의 증가는 OPC의 수화반응에 의하여 진행되지만, 충분한 포졸란 반응이 발생하지 않아 염해 저항성이 약간 낮게 평가된 것으로 판단된다.
- 3% 수준으로 감소하였다. FA 혼입 배합에서 OPC 대비 뚜렷한 감소율을 나타냈으며 W/B가 증가할수록 대체로 감소율도 증가하였다. 통과전하량도 확산계수와 비슷한 거동을 나타내었는데, OPC의 경우 53.
- 37×10-12m2/s로 FA 30 대비 약 77∼83% 낮게 나타났다. FA를 50% 치환한 배합은 치환률이 비교적 크므로 충분한 양생기간이 확보된 후 포졸란 반응에 의한 더욱 조밀한 구조로 개선된 것으로 평가된다. 또한, 모든 배합에서 W/B가 클수록 높은 확산계수를 나타냈다.
- 3에서는 각 배합별로 재령 28일 대비 재령 180일 에서의 확산계수 변화율을 나타낸 그래프를 도시하였다. FA를 혼입한 배합에서는 OPC 배합 대비 개선된 염해저항성을 보였으며, 특히 재령 180일의 FA 50 배합에서 재령 28일 대비 약 15%정도로 가장 높은 감소율을 보였다. 이는 치환률이 높은 경우 충분한 양생기간이 확보되면 활발해진 Fly Ash의 포졸란 반응에 따라 공극구조가 다른 배합에 비해 뚜렷하게 개선되기 때문이다.
- OPC 배합에서는 W/B가 높을수록 확산계수 및 총 통과전하량의 감소율이 증가하였다. FA 치환 배합에서는 뚜렷한 경향은 나타나지 않았는데, 이는 FA 치환 배합은 재령 28일에서부터 낮은 확산계수와 총 통과전하량을 확보하였기 때문이다.
- 이는 비교적 초기 재령인 28일에서는 포졸란 반응을 기대하기 어렵지만, OPC 량이 FA 50보다 많으므로 이로 인해 강도의 증가에 비하여 염화물 저항성이 낮게 평가되었다. 그러나 재령이 180일로 증가함에 따라 FA 30 및 FA 50에서 강도와 염화물 저항성의 선형관계가 뚜렷하게 확보되었으며, FA 50에서 모두 낮은 확산계수 및 통과전하량이 평가되었다.
- 또한 재령이 180일로 증가하면서 모든 배합에서 총 통과전하량의 감소가 나타났는데 OPC 배합에서는 재령 28일 대비 약 54∼67%로 감소하였고, FA 30% 및 50% 치환 배합에서는 각 11∼18%, 9∼12% 수준으로 감소하였다.
- 모든 배합에서 재령이 증가함에 따라 강도가 증가하였으며, 기존의 연구결과와 마찬가지로 FA를 혼입한 배합에서 OPC 대비 개선된 장기강도 발현이 지배적으로 평가되었다. 재령이 28일에서 180일로 증가함에 따라 OPC 배합에서는 135.
- FA 치환 배합에서는 뚜렷한 경향은 나타나지 않았는데, 이는 FA 치환 배합은 재령 28일에서부터 낮은 확산계수와 총 통과전하량을 확보하였기 때문이다. 압축강도에서는 OPC, FA 30 배합에서는 특별한 경향이 나타나지 않았지만 FA 50 배합에서는 변화율이 W/B가 증가 할수록 감소하는 경향이 나타났다. 압축강도 변화율은 역수를 취했으므로 FA 50 배합에서 압축강도가 W/B와 비례하여 증가하였는데, 높은 W/B를 가진 배합(47%)라 하더라도 치환률 50% 수준에서는 높은 장기강도 발현을 의미한다.
- 재령 28일 및 180일에서 모든 배합에서 강도가 증가함에 따라 확산계수와 총 통과전하량이 선형적으로 감소하는 관계를 나타내었다. 28일 재령에서는 FA 30 배합이 FA 50 배합보다 높은 확산계수와 높은 전화통과량을 가지고 있으며, FA 30에서 강도와의 선형관계의 변동성이 크게 발생하였다.
- 통과전하량도 확산계수와 비슷한 거동을 나타내었는데, OPC의 경우 53.6∼67%, FA 30의 경우 14.3∼17.7%, FA 50의 경우 9.1∼12.1% 수준으로 감소하였다.
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