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알파형 반수석고를 활용한 콘크리트의 역학적 특성
Mechanical Properties of Concrete using Alpha-Calcium Sulfate Hemihydrate 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.23 no.7, 2019년, pp.72 - 79  

신경수 ((주)유성테크 기업부설연구소) ,  김규용 (충남대학교 건축공학과) ,  성길모 ((주)유성테크) ,  우상균 (한국전력공사 전력연구원) ,  임병훈 (우송대학교 건축공학과)

초록
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콘크리트는 경화 중의 온도변화나 수축에 의한 체적변화, 외부 힘의 작용, 시공불량 등에 의해 균열이 발생할 가능성이 높다. 특히, 전력구 구조물에 시공되는 콘크리트는 다양한 요인에 의해 균열이 발생되고 있어 지속적인 유지관리가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 산업부산물로서 팽창성능이 있는 알파형 반수석고를 활용한 콘크리트의 역학적 특성에 대해 검토하였다. 기존 연구결과를 바탕으로 알파형 반수석고를 치환시 압축강도가 감소하는 점을 보완하기 위하여 시멘트의 사용량은 동일하게 고정한 후 알파형 반수석고를 9% 첨가하고, 혼화제의 사용량을 조절한 후 콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 실험 결과, 콘크리트의 압축강도가 OPC와 동등이상의 수준으로 나타났으며, 알파형 반수석고를 9% 첨가시 OPC 대비 약 30% 이상의 수축이 저감되어 콘크리트의 균열 저감에 효과가 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Concrete is vulnerable to cracks due to volume changes caused by temperature changes, shrinkage during curing, external forces, or poor construction. In particular, concrete placed in electric power tunnel structures can generate cracks by a variety of factors. As a result, these tunnel structures r...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 기존 연구결과에서 알파형 반수석고 적용 시 압축강도가 낮아지는 단점을 보완하기 위해 혼화제 및 실리카퓸의 첨가를 고려하였다(Shin et al., 2019). 이를 통해 제조한 콘크리트의 슬럼프, 응결시간, 압축강도, 건조수축을 평가하였으며, 분석항목으로는 미소수화열, TGA(Thermo gravimetric analyzer), DSC (Differential scanning calorimetry), X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD), 주사전자현미경 (Scanning electron microscope, SEM)을 검토하였다.
  • 본 연구에서는 알파형 반수석고를 활용한 콘크리트를 제조한 후 역학적 특성을 검토하였으며, 그 결과 다음과 같은 결 론을 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DSC란? 미소수화열은 A사의 미소수화열 측정기를 이용하여 페이스트에 대한 수화발열 특성을 분석하였으며, TGA(Thermo gravimetric analyzer)는 열무게 측정 분석으로 온도변화에 따른 시료의 무게변화를 측정하였고, DSC(Differential scanning calorimetry)는 물질의 열적특성을 측정하는 기기로서, 시료의 열무게 분석 및 열적특성 측정, 물질의 반응열(흡열, 발열) 의 열용량, 결정의 변형을 측정하였다. 시험체의 결정구조는  X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD)으로 회절 패턴은 5∼65° 2θ 구간, 0.
탈황석고는 단순 열을 가하면 소석고가 되는 탈수과정이 진행되고, 이때 물을 가하면 재수화과정이 이루어지는데 이때 파생된 알파형 반수석고의 장점은? 한편, 탈황석고는 침상형으로 탈수성능이 뛰어나 소성이 용이하며 단순 열을 가하면 일부 또는 전체 결정수를 잃어 소석고가 되는 탈수과정이 진행되며, 소석고에 물을 가하면 고정경화를 거쳐 일부는 결정수 두 개를 가진 이수석고가 되고 일부는 결정수가 1/2개 있는 반수석고가 되는 재수화과정이 이루어진다. 이렇게 파생된 알파형 반수석고는 연한미색 또는 백색을 띄고 있으며 적은 양의 물로써 경화되기 때문에 수축에 의한 균열을 억제할 수 있고 결합재로써 사용이 가능하다. 또한, 안정된 무수축성은 밀착성을 갖도록 하며 안정적인 장기 강도 유지 성능을 발현할 수 있고, W/B 제어에 의한 응결 시간 조절이 가능할 뿐만 아니라 높은 초기유동성 확보를 통해 불규칙한 형상을 갖는 단면에서 작업성이 매우 우수하다.높지 않은 일정수준의 알칼리도가 내수 공극 확보에 의한 건습 반복 작용 및 동결융해 작용으로부터 안정적인 내구성을 확보할 수 있도록 해준다(Lee et al., 2015; Jiang, G.
콘크리트의 균열 발생 원인은? 콘크리트는 경화 중의 온도변화나 수축에 의한 체적변화, 외부 힘의 작용, 시공불량 등에 의해 균열이 발생할 가능성이 높으며, 이러한 균열은 수분이 침투 시 누수발생, 동결 시 균열폭의 확대, 철근 노출에 의한 부식, 구조물의 기능 및 내구성에 치명적인 손상을 주는 요인이 되고 있다(Lee et al., 2015).
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참고문헌 (13)

  1. Lee, D. G., Han, S. H., Jeong Y. K. (2016), Chemical admixture technology for reducing shrinkage of concrete, Magazine of the Korea Concrete Institute, 28(6), 31-36. 

  2. Woo, S. K., Kim, K. J., Lee, Y. (2016), Reduction of drying shrinkage cracking of box culvert for power transmission with shrinkage reducing agent. Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 20(5), 102-108. 

  3. Woo, S. K., Chu, I. Y., Kim, K. J., Lee, Y. (2016), Cracking behavior of concrete box culvert for power transmission due to drying shrinkage. Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 20(1), 1-8. 

  4. Shin, K. S., Kim, G. Y., Sung, G. M., Woo, S. K., Chu, I. Y., Lee, B. K. (2019), Mechanical properties of alpha-calcium sulfate hemihydrate replaced concrete for application to box culvert power transmission, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 19(1), 1-7. 

  5. Chu, I. Y., Woo, S. K., Lee, B. J. (2018), Physical properties of self-healing concrete mixed with hydrogel carrier of microorganism, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 22(6), 24-29. 

  6. Lee, K. H., Kim, G. Y., Lee, B. K., Shin, K. S., Nam, J. S. (2017), Setting Time, compressive strength and drying shrinkage of mortar with alpha-calcium sulfate hemihydrate, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 21(5), 117-124. 

  7. Jiang, G., Wang, H., Chen, Q., Zhang, X., Wu, Z., and Guan, B. (2016), Preparation of alpha-calcium sulfate hemihydrate from FGD gypsum in chloride-free $Ca(NO_3)_2$ solution under mild conditions, Fuel, 174,235-241. 

  8. Guan, B., Yang, L., Fu, H., Kong, B., Li, T., and Yang, L. (2011), ${\alpha}$ -calcium sulfate hemihydrate preparation from FGD gypsum in recycling mixed salt solutions, Chemical Engineering Journal, 174(1), 296-303. 

  9. Kim, T. W., Hahm, H. G. (2012), Mechanical properties of the alkali-activated slag mortar with gypsum, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 16(3), 109-116. 

  10. Kim, T. W., Hahm, H. G. (2012), Mechanical properties of the alkali-activated slag mortar with gypsum, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 16(3), 109-116. 

  11. Lee, B. K., Kim, G. Y., Nam, J. S., Lee, K. H., Kim, G. T., Lee, S. K., Shin, K. S., Koyama, T. (2019), Influence of ${\alpha}$ -calcium sulfate hemihydrate on setting, compressive strength, and shrinkage strain of cement mortar, Materials, 12(1), 163. 

  12. Lee, S. H., Kim, H. J., Lim, Y. J., Kim, D. H., Park, B. S. (2019), Effect of $Na_2SO_4$ on autogenous healing in initial cracking of blast furnace slag cement paste, Journal of the Korea Concrete Institute, 31(3), 261-267. 

  13. Lee, S. H., Lee, G. H., Yoo, D. W., Ha, J. H., Cho, Y. G. (2015), Hydration and insulation characteristics of a ground granulated blast furnace slag based non-sintered cement using circulating fluidized bed combustion ash as a activator, Journal of the Korea Concrete Institute, 27(3), 244-251. 

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