[논문]듀로미터를 이용한 3성분계 고유동 콘크리트의 응결시간 추정

한민철; 이혁주

doi:10.14190/jrcr.2020.8.1.33

초록
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본 연구는 콘크리트 타설 현장에서 숙력된 작업자의 경험과 감각에만 의존하던 표면 마감작업 시간을 듀로미터의 경도치로 추정이 가능한지 프록터 관입저항 시험치와 비교하여 분석하였다. 연구 결과로 듀로미터 경도치와 프록터 관입저항치는 상관성이 매우 높게 나타났다. 따라서 콘크리트 표면에서 듀로미터 측정값으로 초결 시간은 듀로미터 C 타입으로 41 HD전후 일 때, 종결 시간은 듀로미터 D 타입으로 11 HD전후 일 때로 밝혀졌다. 따라서 프록터 관입저항 시험기보다 듀로미터의 경우는 편리한 휴대성을 가지고 콘크리트의 표면 마감 작업시간을 정량적으로 관리할 수 있을 것으로 사료되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of the research is to evaluate the feasibility of durometer for assessing setting time of the concrete by comparing it with the currently used proctor penetration test method to improve the surface finishing timing determining method generally determined based on the experience of the worker...

The aim of the research is to evaluate the feasibility of durometer for assessing setting time of the concrete by comparing it with the currently used proctor penetration test method to improve the surface finishing timing determining method generally determined based on the experience of the worker. As a research result, the correlation between suggesting method using durometer with currently used proctor penetration test method was high enough. Hence, on the surface of the concrete, the initial setting time and the final setting time could be designated as 41 HD with C-type, and 11 HD with D-type, respectively. Therefore, the durometer can be used as a portable setting time evaluation device with the easiness of handling and measuring for determining concrete surface finishing timing quantitatively.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. Mixing sequence of concrete
표 Table 1. Experimental plan
표 Table 2. Mix proportion of the concrete
표 Table 3. Physical properties of cement
표 Table 4. Physical properties of aggregate
표 Table 5. Chemical and physical properties of fly ash
표 Table 6. Chemical and physical property of blast furnace slag
그림 Fig. 2. Proctor penetration resistance tester
그림 Fig. 4. Measurement of surface hardness by Durometer
그림 Fig. 3. Durometer C, D type
표 Table 7. Test results for fresh concrete
그림 Fig. 5. Penetration resistance with elapsed time
그림 Fig. 7. Hardness by Durometer C type with elapsed time
그림 Fig 9. Relationship between penetration resistance and hardness by Durometer in mortar
그림 Fig. 6. Initial set and final set with CGS contents
그림 Fig. 8. Hardness by Durometer D type with elapsed time
그림 Fig. 10. Hardness by Durometer C type with elapsed age in concrete
그림 Fig. 12. Relationship between penetration resistance and hardness by Durometer in concrete
그림 Fig. 11. Hardness by Durometer D type with elapsed age in concrete
그림 Fig. 13. Relationship between hardness by Durometer in mortar and hardness by Durometer in concrete

AI 본문요약
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문제 정의

그러므로 본 연구에서는 응결시간에 차이를 나타낼 수 있을 것으로 생각되는 3성분계 광물질 혼화재(SCMs)를 사용하는 고유동 콘크리트에서 표면 마감작업 시간과 연관된 프록터 관입저항치인 초결 및 종결의 응결시간을 듀로미터를 이용하여 측정한 경도치와 비교하여 듀로미터에 의한 응결시간의 추정 가능성을 분석하고자 한다.
본 연구는 3성분계 고유동 콘크리트의 표면 마감 시간 추정에 듀로미터의 이용 가능성을 분석하였다. 즉, 콘크리트 표면의 듀로 미터에 의한 경도 측정과 습식체가름한 모르타르 상태에서의 프록터 관입 저항치를 상관분석하여 듀로미터에 의한 응결시간 판정의 가능성을 분석하고자 하였다.
본 연구는 3성분계 고유동 콘크리트의 표면 마감 시간 추정에 듀로미터의 이용 가능성을 분석하였다. 즉, 콘크리트 표면의 듀로 미터에 의한 경도 측정과 습식체가름한 모르타르 상태에서의 프록터 관입 저항치를 상관분석하여 듀로미터에 의한 응결시간 판정의 가능성을 분석하고자 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

5%로 하였다. SCMs의 치환율은 플라이애시(이하 FA), 고로슬래그 미분말(이하 BS)을 1대1로 하여 0, 10, 20, 30 %로 하였다. 이때 응결시간은 모르타르에서는 프록터 관입저항 시험기와 듀로미터 C, D타입을 사용하였고, 콘크리트에서는 프록터 관입침을 사용 할 수 없음에 따라서 듀로미터 C, D타입만을 측정하는 것으로 하였다.
SCMs의 치환율은 플라이애시(이하 FA), 고로슬래그 미분말(이하 BS)을 1대1로 하여 0, 10, 20, 30 %로 하였다. 이때 응결시간은 모르타르에서는 프록터 관입저항 시험기와 듀로미터 C, D타입을 사용하였고, 콘크리트에서는 프록터 관입침을 사용 할 수 없음에 따라서 듀로미터 C, D타입만을 측정하는 것으로 하였다.
단, 이 경우는 오차를 최소화 하기위해 듀로미터 측정치는 5회 측정 후 평균값을 사용하였다. 콘크리트의 응결측정은 콘크리트 시험체(압축강도 ∅100×200mm 공시체)의 상면에서 듀로미터를 관입시켜 저항치를 측정하였다. 듀로미터에 의한 콘크리트 표면의 경도로부터 응결시간을 추정하는 원리는 Fig.

대상 데이터

본 실험에 사용한 OPC 및 골재, 혼화재료는 국내산의 일반적인 것을 이용하였다. 사용된 각 재료의 물리적 성질은 Table 2∼6과 같다.
본 연구의 실험계획은 Table 1과 같다. 즉, 본 연구는 3성분계 SCMs 고유동 콘크리트를 대상으로 물결합재비는 40%, 목표 슬럼 프플로는 600±100mm, 목표 공기량은 4.5±1.5%로 하였다. SCMs의 치환율은 플라이애시(이하 FA), 고로슬래그 미분말(이하 BS)을 1대1로 하여 0, 10, 20, 30 %로 하였다.

데이터처리

3 과 같은 H사 듀로미터 C 타입과 D 타입도 함께 ASTM D 2240의 방법을 참고하여 측정하였다. 단, 이 경우는 오차를 최소화 하기위해 듀로미터 측정치는 5회 측정 후 평균값을 사용하였다. 콘크리트의 응결측정은 콘크리트 시험체(압축강도 ∅100×200mm 공시체)의 상면에서 듀로미터를 관입시켜 저항치를 측정하였다.

이론/모형

또한 프록터 관입저항시험기로 관입저항치를 측정할 때 Fig. 3 과 같은 H사 듀로미터 C 타입과 D 타입도 함께 ASTM D 2240의 방법을 참고하여 측정하였다. 단, 이 경우는 오차를 최소화 하기위해 듀로미터 측정치는 5회 측정 후 평균값을 사용하였다.
응결시간 측정과 관련하여 습식 체가름한 콘크리트를 이용하는 프록터 관입저항시험기의 경우는 KS F 2436의 방법으로 Fig. 2와 같이 실시하였다.

성능/효과

1) 모르타르 및 콘크리트 시험체에서 프록터 관입저항시험기와 듀로미터의 경도치는 높은 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다.
3) 듀로미터의 경우 콘크리트 상태에서 체가름한 모르타르를 사용한 경우보다 콘크리트 상태일 때 굵은골재의 영향으로 10∼20 % 정도 큰 값을 나타내었으나 이를 감안하여 초결및 종결 측정치로 관리한다면 큰 문제점은 없을 것으로 사료 된다.
4) 콘크리트의 응결시간을 판정시 듀로미터로 초결시간은 C 타입으로 약 41 HD, 종결시간은 D 타입으로 약 11 HD로 평가하면 용이하게 관리될 수 있는 것으로 판단된다. 이 경우는 프록터 관입저항시험기 보다 간편한 듀로미터의 휴대성을 가지고 콘크리트 표면마감 시간을 정량적으로 관리할 수 있을 것으로 사료되었다.
7은 SCMs 치환율 변화에 따른 듀로미터 C 타입에 대한 경도치(HD)를 나타낸 것이다. SCMs 치환율이 증가함에 따라 프록터 관입저항치와 유사하게 변화하는 경도치 경향을 보였다. 특히, 듀로미터 C 타입은 굵은 측정침에 민감한 변화에 따라서 프록터 관입저항치의 작은 범위를 나타낼 수 있었으며 응결시간으로는 초결까지 측정이 가능한 것으로 나타났다.
12는 콘크리트를 체가름한 모르타르에서의 프록터 관입저항치와 콘크리트상태의 듀로미터 C, D 타입 경도치의 상관관계를 나타낸 것이다. 듀로미터 C 타입은 0.9464의 높은 상관계수로 초결시간 측정에 약 41정도의 HD 값을, 듀로미터 D타입의 경우는 0.9005의 상관성으로 11정도의 HD값을 활용하면 종결시간 판정에 효과적으로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
9는 프록터 관입저항치와 듀로미터 C 타입, D 타입 측정치 간의 상관관계를 나타낸 것이다. 초결시간은 듀로미터 C 타입의 경우는 경도값 31 HD, 종결은 D type 경도값 11 HD로 나타남 에이값을 콘크리트 응결시간 추정에 적용하여 활용하면 간단히 콘크리트 타설 표면 마감 시점관리 등 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.
SCMs 치환율이 증가함에 따라 프록터 관입저항치와 유사하게 변화하는 경도치 경향을 보였다. 특히, 듀로미터 C 타입은 굵은 측정침에 민감한 변화에 따라서 프록터 관입저항치의 작은 범위를 나타낼 수 있었으며 응결시간으로는 초결까지 측정이 가능한 것으로 나타났다. 즉, 약 35 HD 전후의 값을 초결 측정치로 관리하면 활용이 가능할 것으로 사료된다.

후속연구

2) 듀로미터 C타입의 경우는 초결까지의 측정에 활용하여 마감 작업 개시 시간결정에, D타입의 경우는 종결시간 측정에 활용하여 표면마감 작업 한계시간 또는 양생시작 시간 관리에효과적으로 활용될 것으로 기대된다.
경도치들이 10∼20%전후 로 콘크리트 시험에서 크게 분포하고 있어 굵은골재의 영향에 기인함을 알 수 있었다. 따라서 굵은골재의 영향을 고려한 듀로미터 경도치와 콘크리트의 응결시간을 연관하면 콘크리트 표면마감 시간 품질관리에 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	응결시간을 측정할 수 있는 장비로는 어떤게 있나?	반면, 응결시간을 측정할 수 있는 장비로는 프록터 관입 저항시 험기가 있다. 그러나 이 시험기는 무게가 무겁고 측정침의 길이가 길어 굵은골재를 습식체 가름한 모르타르에서만 사용할 수 있어 현장 적용에서 곤란한 점이 있다(Lee et al.
	프록터 관입 저항시 험기의 문제점은?	반면, 응결시간을 측정할 수 있는 장비로는 프록터 관입 저항시 험기가 있다. 그러나 이 시험기는 무게가 무겁고 측정침의 길이가 길어 굵은골재를 습식체 가름한 모르타르에서만 사용할 수 있어 현장 적용에서 곤란한 점이 있다(Lee et al. 2018).
	콘크리트의 응결시간을 판정하는 기준은?	4) 콘크리트의 응결시간을 판정시 듀로미터로 초결시간은 C 타입으로 약 41 HD, 종결시간은 D 타입으로 약 11 HD로 평가하면 용이하게 관리될 수 있는 것으로 판단된다. 이 경우는 프록터 관입저항시험기 보다 간편한 듀로미터의 휴대성을 가지고 콘크리트 표면마감 시간을 정량적으로 관리할 수 있을 것으로 사료되었다.

참고문헌 (6)

Han, C.G. (2008). Remicon Quality Control 2, Kimoondang.
Kato, J., Makishima, O. (2017). Proposal for effective construction management technique by setting management at concrete placement, Proceedings of Architecture Institute of Japan, 423-424.
Korea Concrete Institue. (2010). Concrete Working-Manual, Concrete Curing, Kimoondang.
Lee, H.J., Han, J.H., Kim, T.W., Lee, D.Y., Jang, D.B., Han, M.C. (2018). Substitutation of blast furnace slag using durometer determination of the surface closing time of high fluidity concreate, Journal of the Korea Concrete Institute, 30(1), 353-354 [in Korean].

상세보기
Shin, K.J., Lee, D.K., Seo, D.W., Yoo, C.M., Lim, M.H., Lim, S.H. (2016). Setting estimation of cement paste using new-type embedded sensor, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 4(4), 483-488 [in Korean].

원문보기 상세보기
Shin, Y.S., Han, M.C. (2019). Estimation of the setting time of the high flowing concrete using durometer, Journal of the Architectural Institute of Korea, 35(9), 143-151 [in Korean].

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