최근 콘크리트 전주의 20~30년 이상 경과로 인한 노후화와 각종 자연재해로 인하여 전주의 손상/파괴로 인해 유지 보수에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위해 최근 전 세계적으로 구조물에 발생한 균열을 스스로 치유하여 유지보수비용을 감소시킬 수 있는 자기치유 콘크리트 기술의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이에 본 논문에서는 Fly ash, GGBS, CA 등이 혼입된 변수의 균열자기 치유 콘크리트를 이용하여 10m 크기의 실제 전주 10개를 제작하여 휨강도실험을 수행하였다. 고로 슬래그를 첨가한 콘크리트의 압축강도가 우수한 것으로 나타났으나, 플라이 애시를 첨가한 콘크리트는 기준강도에 다소 미달하는 것으로 나타났다. 또한 실험체의 균열하중은 KS F 4304 기준을 만족하였으며, 하중-처짐 및 변형률 관계의 경우, 플라이 애시를 첨가 실험체의 경우에는 유사한 거동을 보였지만, 고로 슬래그가 함유된 실험체의 경우 균열발생 후 결정촉진제가 혼입된 실험체는 대량의 변형률이 발생하는 것으로 나타났다.
최근 콘크리트 전주의 20~30년 이상 경과로 인한 노후화와 각종 자연재해로 인하여 전주의 손상/파괴로 인해 유지 보수에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위해 최근 전 세계적으로 구조물에 발생한 균열을 스스로 치유하여 유지보수비용을 감소시킬 수 있는 자기치유 콘크리트 기술의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이에 본 논문에서는 Fly ash, GGBS, CA 등이 혼입된 변수의 균열자기 치유 콘크리트를 이용하여 10m 크기의 실제 전주 10개를 제작하여 휨강도실험을 수행하였다. 고로 슬래그를 첨가한 콘크리트의 압축강도가 우수한 것으로 나타났으나, 플라이 애시를 첨가한 콘크리트는 기준강도에 다소 미달하는 것으로 나타났다. 또한 실험체의 균열하중은 KS F 4304 기준을 만족하였으며, 하중-처짐 및 변형률 관계의 경우, 플라이 애시를 첨가 실험체의 경우에는 유사한 거동을 보였지만, 고로 슬래그가 함유된 실험체의 경우 균열발생 후 결정촉진제가 혼입된 실험체는 대량의 변형률이 발생하는 것으로 나타났다.
Recently, due to the deterioration and various natural disasters caused by the passage of concrete pole for 20~30 years or more, damage and destruction of the poles have increased the demand for maintenance. In this paper, 10 flexural strength test specimens were fabricated by using crack self - hea...
Recently, due to the deterioration and various natural disasters caused by the passage of concrete pole for 20~30 years or more, damage and destruction of the poles have increased the demand for maintenance. In this paper, 10 flexural strength test specimens were fabricated by using crack self - healing concrete of Fly ash, GGBS, CA, etc. The compressive strength of the concrete with slag was found to be excellent, but the concrete with fly ash was slightly below the reference strength. In addition, the crack loadings of the specimens satisfied the criteria of KS F 4304. In the case of the load-deflection and strain relations, the behavior of the fly ash specimens was similar, but in the specimens containing the blast furnace slag, The results showed that a large amount of strain occurred.
Recently, due to the deterioration and various natural disasters caused by the passage of concrete pole for 20~30 years or more, damage and destruction of the poles have increased the demand for maintenance. In this paper, 10 flexural strength test specimens were fabricated by using crack self - healing concrete of Fly ash, GGBS, CA, etc. The compressive strength of the concrete with slag was found to be excellent, but the concrete with fly ash was slightly below the reference strength. In addition, the crack loadings of the specimens satisfied the criteria of KS F 4304. In the case of the load-deflection and strain relations, the behavior of the fly ash specimens was similar, but in the specimens containing the blast furnace slag, The results showed that a large amount of strain occurred.
이 논문에서는 Fly ash, GGBS, CA 등이 혼입된 변수의 균열자기 치유 콘크리트를 이용하여 10m 크기의 실제 전주를 제작하여 휨강도실험을 수행하였으며, 이를 통해 결정촉진제 및 Fiber의 혼입에 따른 전주의 압축강도 및 휨강도, 균열 저항성을 평가를 하였다.
제안 방법
또한, 가력방향의 긴장근과 긴장근 인접보강근에 센서를 설치하였으며, 전주 하단에서부터 1.8m 위치에 콘크리트 센서, 자유단에서 1m 위치에는 변위계, 전주 상단에서부터 0.75m 위치에서 하중재하를 하였고, 자세한 내용은 Fig. 3~4에 나타내었다.
모형 실험의 정확도를 파악하기 위하여 하중 지점부(실험체 하단에서 1.8m)에 설치한 강봉 및 콘크리트 변형률 게이지로부터 측정된 값을 이용하여 하중-변형률 곡선을 구하여 다음 Fig. 7에 나타내었다.
실험 부재의 측정을 위하여 KS B 5533에 규정하는 동급의 시험기를 사용하여 측정하였으며, Fig. 3와 같이 실험부재를 설치하고 하중점에서 전주의 중심축과 가능한 직각이 되는 방향에 느린 속도로 수평인 하중을 설계하중까지 가한 상태에서 균열을 측정한 후, 전주가 파괴될 때까지 하중을 가하였고, 하중계에 표시된 최대하중을 파괴 하중으로 측정하였다.
대상 데이터
모형실험체에 사용된 콘크리트의 배합의 압축강도 실험결과는 Table 2로 나타났으며, 강봉 및 보강재는 KS F 4303 “프리텐션방식 원심력 PC전주”에 만족하는 PC 강봉을 사용하였다.
실험에서 사용된 콘크리트는 W/C 비를 65%로 고정하였으며,콘크리트의 자기치유성능을 향상시키기 위해 OPC 시멘트에 시멘트계 혼합재료 (supplementary cementitious materials, SCMs)인고로 슬래그 미분말 또는 플라이 애시 및 결정촉진체(crystallineadmixture, CA), 강도 증진용으로 SiO2와 Al2O3 함량이 각각 중량대비 21.9%, 10.3%인 PC 600을 첨가하였으며, 총 10개의 휨강도실험체를 제작하였으며 상세한 배합표는 Table 1에 나타내었다.또한, 모형실험체는 실제 제작되고 있는 10m 크기의 전주이며, 제원 및 철근배근은 Fig. 1~2에 나타내었다.
성능/효과
1) 콘크리트 압축강도 실험결과, 고로 슬래그를 첨가한 콘크리트의 압축강도가 우수한 것으로 나타났으나, 플라이 애시를 첨가한 콘크리트는 기준강도에 다소 미달하는 것으로 나타났다. 또한 섬유혼입에 따른 강도저하 현상이 일부 있는 것으로 나타났다.
2) 실험체의 설계균열하중은 KS F 4304에 기준으로 3.43kN,설계파괴하중은 6.86kN이며, 실험결과 모든 실험체는 기준 강도에 만족하였으며, 특히 fiber 첨가된 실험체는 균열발생시 하중 및 변위가 높은 걸로 나타났다.
3) 하중-처짐 및 변형률 관계의 경우, 플라이 애시가 함유된 실험체의 경우에는 유사한 거동을 보였지만, 고로 슬래그가 함유된 실험체의 경우 균열발생 후 결정촉진제가 혼입된 실험체는 대량의 변형률이 발생하는 것으로 나타났으며, 이는 결정촉진제와 fiber의 균열제어 효과에 의해 동일한 하중에서 에너지 분산 능력이 향상되어, 발생하는 변형률이 증대하는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트 구조물의 자기치유란 무엇인가?
이는 전주의 초과 하중에 의한 조기열화및 노후화로 전주의 내하력 및 연성 능력이 감소에 의한 것이며,이를 위해 최근 전 세계적으로 구조물에 발생한 균열을 스스로 치유하여 유지보수비용을 감소시킬 수 있는 자기치유 콘크리트 기술의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 콘크리트 구조물의 자기치유는 외부 하중 및 환경 인자에 의해 발생된 작은 손상이나 균열을자연적으로 보수할 수 있는 능력이다. 최근 자기치유 재료에 대한연구는 보수하기 힘들거나, 보수비용이 많이 소요되는 구조물에 대해구조물 스스로 손상을 치유하여 사용수명을 증가시키기 위해 많이수행되어 오고 있다(Wu et al.
autogenous healing 메커니즘 두가지는 무엇인가?
콘크리트 균열의 autogenous healing 메커니즘은 크게 두 가지로구분된다. 첫 번째는 미수화된 시멘트의 재수화에 의한 균열 충전이다. 이는 균열 발생 이후 콘크리트 내부로 침투한 수분과 균열면의 미수화 시멘트계 재료의 재수화에 의한 것이다. 이러한 과정에서 추가적으로 생성된 반응생성물이 균열공간을 충전한다. 두 번째는 탄산화에 의해 결정화된 탄산칼슘이 균열 내부에 석출된 것이다(Ahn and Kishi 2010). 하지만 Autogenous healing에 의한치유 가능 균열 폭은 제한적이며 구조물의 내구성 향상을 위해결합재의 종류 및 배합 조건에 따라 자기치유 성능 및 강도를 향상시키기 위한 다양한 연구가 수행되어 왔다.
보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 자가치유 가능한 균열 치수는?
2012). 일반적으로 보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 경우 100㎛의 균열까지 자기치유를 할 수 있는 것으로알려져 있다. 이러한 균열 자기치유를 시멘트 자체의 고유한 자기치유 특성으로서 autogenous healing이라 한다.
참고문헌 (7)
Ahn, T.H., Kishi, T. (2010). Crack self-healing behavior of cementitious composites incorporating various mineral admixtures, Journal of Advanced Concrete Technology, 8(2), 171-186.
Choi, S.W., Ban, S.S., Ryu, D.H., Choi, B.J. (2003). An experimental study on strength properties of concrete using blast-furnace slag subjected to freezing at early age, Journal of the Korea Concrete Institute, 15(1), 43-51 [in Korean].
Han, S.H. (2000). Strength characteristics of concrete containing blast-furnace slag as coarse aggregate, Journal of the Korea Concrete Institute, 12(5), 59-68 [in Korean].
Hong, S.H., Kim, H.S., Choi, S.W., Lee, K.M., Choi, S.J. (2015). Compressive strength properties of steam-cured high volume GGBFS cement concrete, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 3(1), 1-6 [in Korean].
Reinhardt, H.W., Jooss, M. (2003). Permeability and self-healing of cracked concrete as a function of temperature and Crack width, Cement and Concrete Research, 33(7), 981-985.
Tittelboom, K.V., Gruyaer, E., Rahier, H., Belie, N.D. (2012). Influence of mix composition on the extent of autogenous crack healing by continued hydration or calcium carbonate formation, Construction and Building Materials, 37, 349-359.
Wu, M., Johannesson, B., Geiker, M. (2012). A review: self-healing in cementitious materials and engineered cementitious composite as a self-healing material, Construction and Building Materials. 28(1), 571-583.
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