배합요인이 자기충전 콘크리트의 워커빌리티 및 레올로지 파라미터에 미치는 영향 분석 Effect Analysis of Mix Designing Factors on Workability and Rheological Parameters of Self-Compacting Concrete원문보기
본 연구에서는 SCC의 높은 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하여 SCC의 초기물성을 정량적으로 판단할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다. 실험결과, 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재 종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력값의 변화는 없는 것으로 나타났다. 배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다. 또한 항복응력과 슬럼프 플로, $T_{50}$, V-lot와의 상관성 분석결과, 상관관계가 없었고 소성 점도와 $T_{50}$, V-lot와의 상관성은 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났는데, 특히, $T_{50}$ 및 V-lot 시간이 줄어들수록 소성 점도도 낮아지는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 SCC의 높은 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하여 SCC의 초기물성을 정량적으로 판단할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다. 실험결과, 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재 종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력값의 변화는 없는 것으로 나타났다. 배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다. 또한 항복응력과 슬럼프 플로, $T_{50}$, V-lot와의 상관성 분석결과, 상관관계가 없었고 소성 점도와 $T_{50}$, V-lot와의 상관성은 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났는데, 특히, $T_{50}$ 및 V-lot 시간이 줄어들수록 소성 점도도 낮아지는 것을 알 수 있었다.
The objective of the paper is to investigate the effect of mix designing factors on the workability and rheological parameters of self compacting concrete in order to facilitate the difficulties of quality control of high sensitivity of SCC. Mix proportions of SCC were prepared with various conditio...
The objective of the paper is to investigate the effect of mix designing factors on the workability and rheological parameters of self compacting concrete in order to facilitate the difficulties of quality control of high sensitivity of SCC. Mix proportions of SCC were prepared with various conditions of coarse, and fine aggregate, and unit water content, and the SCC mixtures were tested on workability, rheological properties to provide basic data for quantitative evaluation. Test results indicated that the yield stress of SCC decreased with increasing the coarse aggregate volume ratio, and increased with increasing the amount of VMA. However, unit water content, fine aggregate type, and air content didn't affect the yield stress value. The plastic viscosity according to the mixing factors showed a similar tendency to the yield stress. In addition, there was no correlation between yield stress and workability (flow, T50, V-lot). However, there was closely correlation among plastic viscosity and T50 and V-lot. Especially, T50 and V-lot time decreased with decreasing plastic viscosity.
The objective of the paper is to investigate the effect of mix designing factors on the workability and rheological parameters of self compacting concrete in order to facilitate the difficulties of quality control of high sensitivity of SCC. Mix proportions of SCC were prepared with various conditions of coarse, and fine aggregate, and unit water content, and the SCC mixtures were tested on workability, rheological properties to provide basic data for quantitative evaluation. Test results indicated that the yield stress of SCC decreased with increasing the coarse aggregate volume ratio, and increased with increasing the amount of VMA. However, unit water content, fine aggregate type, and air content didn't affect the yield stress value. The plastic viscosity according to the mixing factors showed a similar tendency to the yield stress. In addition, there was no correlation between yield stress and workability (flow, T50, V-lot). However, there was closely correlation among plastic viscosity and T50 and V-lot. Especially, T50 and V-lot time decreased with decreasing plastic viscosity.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량에 따른 굳지 않은 콘크리트의 워커빌리티, 즉 슬럼프 플로, 슬럼프 플로 500mm 도달시간(이하 T50), V-lot 유하시간(이하 V-lot), U-box 및 항복응력 및 소성 점도를 측정하여 콘크리트 초기 특성을 정량적으로 판단할 수 있는 기초 자료를 제공함으로써, SCC의 효율적인 품질관리에 기여하고자 한다.
본 연구에서는 SCC 대량 생산 시 SCC의 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위해 각 배합 요인에 따른 슬럼프 플로, T50, V-lot, U-box 및 항복응력, 소성 점도 변화를 측정하고 분석하여 SCC의 초기 물성을 정량적으로 판단할 수 있는 정보를 제공하고자 하였는데, 그 결과를 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 SCC의 높은 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하여 SCC의 초기물성을 정량적으로 판단할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다. 실험결과, 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다.
가설 설정
2초로 가장 빠르게 나타났다. 고유동 콘크리트에 증점제를 사용하게 되면 유동성이 줄어들고 점성이 높아져 재료분리 저항성이 증가된다. 본 연구와 같이 목표 슬럼프 플로를 만족시키기 위해 고성능 감수제 사용량을 증가시키게 되면 증점제를 사용하지 않은 배합보다 더 많은 고성능 감수제 사용량이 필요하게 되고 많아진 고성능 감수제로 인하여 콘크리트의 점성이 낮아져 T50도 빨라지는 것으로 판단된다.
제안 방법
먼저, 실험요인으로는 굵은 골재의 용적률을 28, 30, 32%(3수준)와 단위수량을 170, 180, 190kg/m3(3수준)으로 변화시켰고, 잔골재 종류별 혼입비율(부순모래:세척사)은 7:3, 5:5, 3:7(3수준)으로 정하였고, 공기량 변수로는 2, 4, 6%(3수준), 증점제 혼입률은 0, 3, 4%(3수준)로 변화를 주어 총 15수준으로 실험계획하였다. 이때, 목표 슬럼프플로는 600∼700mm로 계획하였으며, 목표 슬럼프 플로를 만족하도록 고성능 감수제의 사용량을 변화시켜서 배합설계하였다.
본 연구에서는 설계기준 강도 40MPa 기준으로 배합요인에 따른 SCC 특성을 파악하고자 분체량을 480kg/m3(고로 슬래그 미분말 46% 치환)으로 고정하였다.
본 연구에서는 SCC 대량 생산 시 SCC의 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위해 각 배합 요인에 따른 슬럼프 플로, T50, V-lot, U-box 및 항복응력, 소성 점도 변화를 측정하고 분석하여 SCC의 초기 물성을 정량적으로 판단할 수 있는 정보를 제공하고자 하였는데, 그 결과를 정리하면 다음과 같다.
평가항목으로는 슬럼프 플로, T50, V-lot, U-box를 측정하여 굳지 않은 콘크리트의 기초적 특성을 평가하였고, 레올로지 특성으로 항복응력 및 소성 점도를 측정하여 콘크리트의 작업성을 정량화 하려고 하였다. 본 연구의 실험계획은 Table 1에 나타내었고 해당 배합표는 Table 2에 표현하였다.
대상 데이터
고로슬래그 미분말은 국내 S사의 3종 고로슬래그 미분말을 사용하였는데, 이에 대한 물리·화학적 특성은 Table 4와 같고 입도 분포는 Figure 2와 같다.
굵은 골재는 경기도 화성 지역의 최대치수 20mm 부순골재를 사용하였고 잔골재는 최대치수 5mm의 KS 석산(경기도 화성 소재)의 부순 모래와 인천지역의 세척사를 혼합사용 하였다. 각각의 물리적 성질은 Table 5와 같다.
본 연구에 사용된 고성능 감수제는 폴리카본산계를 사용하였고 밀도는 1.06g/cm3이다. 증점제(VMA)는 MC계를 사용하였는데, 밀도는 1.
본 연구에 사용한 시멘트는 국내 S사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였는데, 그 물리적 특성 및 화학성분은 Table 3과 같다. 입도분포는 입도 분석기를 활용하여 측정하였다.
이론/모형
V-lot 유하시험은 KSCE 2003-03의 “깔대기를 사용한 유하 시험방법”에 따라 실시하였는데 실험기구는 Figure 3과 같다. U-Box 충전성 시험은 KSCE 2003-01 “충전장치를 이용한 간극 통과성 시험방법"에 따라 실시하였다.
성능/효과
레올로지 특성으로, 먼저 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고, 증점제 사용량이 증가할수록 항복응력도 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력 값의 변화는 없는 것으로 나타났다.
배합요인 변화에 따른 슬럼프 플로는 굵은 골재 용적율이 증가할수록 증가하였고 단위수량 증가에 따른 고성능 감수제 사용량은 감소하는 것으로 나타났다. 증점제 사용량 증가에 따른 고성능 감수제 사용은 증점제의 응집력으로 인해 증가하였다.
실험결과, 일부 배합을 제외하고 점도가 40∼50 Pa.s 범위로 Nielsson과 Wallevik가 제안한 self-compacting zone를 만족시키는 것으로 나타났고 굵은 골재 용적율 및 증점제 사용량 변화에 따라서 20∼30 Pa.s 정도로 낮은 점도를 발휘하는 것으로 나타났지만 기타 배합요인에 의한 차이는 크지 않았다.
본 연구에서는 SCC의 높은 민감성으로 인한 품질관리에 어려움을 극복하고자 굵은 골재의 부피, 잔골재의 종류, 단위수량, 공기량, 증점제 사용량 변화 등과 같은 다양한 배합요인이 SCC 특성에 미치는 영향을 분석하여 SCC의 초기물성을 정량적으로 판단할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다. 실험결과, 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고 증점제 사용량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재 종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력값의 변화는 없는 것으로 나타났다.
배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다. 항복응력과 flow, T50, V-lot와의 상관성은 없는 것으로 나타났으며, 소성 점도와 T50, V-lot 와의 상관성은 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났는데, T50 및 V-lot 시간이 줄어들수록 소성 점도도 낮아지는 것을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구로 확인한 SCC의 배합요인에 따른 항복응력의 변화는?
레올로지 특성으로, 먼저 항복응력은 굵은 골재 용적율이 증가할수록 낮아졌고, 증점제 사용량이 증가할수록 항복응력도 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 단위수량, 잔골재종류 변화, 공기량 증감에 따른 항복응력 값의 변화는 없는 것으로 나타났다. 배합요인에 따른 소성 점도는 항복응력과 비슷한 경향을 나타냈다.
SCC란 무엇인가?
SCC는 별도의 다짐 작업 없이 콘크리트의 자중에 의해서 채워지는 고성능 콘크리트를 말한다. SCC는 일반 콘크리트에 비하여 충전성, 통과성, 재료분리 저항성의 3가지 성능을 동시에 만족하여야만 한다[2].
SCC가 일반 콘크리트에 비해 갖춰야 하는 조건은?
SCC는 별도의 다짐 작업 없이 콘크리트의 자중에 의해서 채워지는 고성능 콘크리트를 말한다. SCC는 일반 콘크리트에 비하여 충전성, 통과성, 재료분리 저항성의 3가지 성능을 동시에 만족하여야만 한다[2]. 특히, SCC는 굵은 골재, 잔골재의 함수율, 입도, 굵은 골재 부피, 잔골재의 종류(세척사, 부순모래 등)등의 원재료 품질 뿐만 아니라 단위수량, 분체, 페이스트, 모르타르의 부피 및 공기량, 증점제의 사용 유무, 증점제 사용량이 SCC의 워커빌리티, 내구성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다[3,4,5,6].
참고문헌 (8)
European Project Group. The european guidelines for self-compacting concrete EFNARC. UK. 2005 May.
Shen L, Jovein HB, Shen S, Li M. Effects of aggregate properties and concrete rheology on stability robustness of self-consolidating concrete. Journal of Materials in Civil Engineering. 2014 Oct;27(5):1-10.
Abdelhamid R, Mongi Ben O, Mohamed A, Elhem G. Incorporation of crushed sands and tunisian desert sands in the composition of self compacting concrete part II:SCC fresh and hardened states characteristics. Concrete Structures and Materials. 2013;3(1):3-9.
Ryo J, Lee Y, Jeon J, Jeon C. An experimental study on the self-consolidating concrete with EP nylon fiber. Journal of the Korea institute of Building construction. 2011 Jun 20;15(1):159-68.
Kwon Y. Optimum mix proportion and characteristics of the combined self compacting concrete according to cement types. Journal of the Korea Concrete Institute. 2009 Mar 20;21(1):55-64.
Kwon S, Tri P, Kim J. Experiment for verification of prediction model for SCC formwork pressure. Journal of the Korea Concrete Institute. 2009 May;21(1):217-8.
Kwan A, Ng I. Optimum superplasticizer dosage and aggregate proportions for SCC. Magazine of Concrete Research. 2009;61(4):281-92.
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