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문제 정의
- 본 연구에서는 콘크리트의 양생조건이 콘크리트의 중성화 속도와 투기성에 미치는 영향을 평가하고 투기성능에 영향을 미치는 시험체의 함수율에 대한 평가를 함으로서, 향후 철근콘크리트 구조물의 내구성 평가를 위한 기초자료로서 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 함수율이 콘크리트의 투기성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 투기계수 측정용 시험체와 동일하게 시험체를 제작한 후 촉진중성화를 실시하였으며, 측정재령에서 시험체의 중량(Wi)을 측정하고 80± 5°C의 건조기 내에서 중량이 일정하게 될 때(함수율 0%)까지 건조된 시험체의 중량(W2)을 측정하여 .(Wl-W2)/W2 의 백분율을 함수율로 하* 였다 또한 함수율을 측정한 시험체의 절건투기계수를 상기의 투기계수 측정방법에 의해 측정하였다.
- 본 연구의 실험계획은 표 1에서 보는 바와 같이 물시멘트비 50％ 및 60％의 콘크리트 시험체를 제작하였으며, 탈형 후 양생조건이 콘크리트의 중성화 및 투기성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 양생조건을 1일 수중양생 + 27일 기건양생, 3일 수중양생 + 25일 기건양 생, 28일 수중양생의 3수준으로 하였다. 28일 양생이 종료한 후 양생조건의 차이에 따른 함수율의 영향을 고려하여 촉진중성화시험의 전양생으로서 1주간 기건양생을 실시하였다.
- 본 연구의 실험계획은 표 1에서 보는 바와 같이 물시멘트비 50％ 및 60％의 콘크리트 시험체를 제작하였으며, 탈형 후 양생조건이 콘크리트의 중성화 및 투기성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 양생조건을 1일 수중양생 + 27일 기건양생, 3일 수중양생 + 25일 기건양 생, 28일 수중양생의 3수준으로 하였다. 28일 양생이 종료한 후 양생조건의 차이에 따른 함수율의 영향을 고려하여 촉진중성화시험의 전양생으로서 1주간 기건양생을 실시하였다.
- 중성화 깊이 측정은 1％의 페놀프탈레인 용액을 이용한 알콜용액법으로 실시하였으며, 시험체의 표 면으로부터 발색되지 않은 깊이의 5개소를 측정하여 평균으로 구하였다. 재령에 따른 중성화 깊이 측 정결과를 바탕으로 기존의 제안식인 岸谷式2)을 통해 중성화 속도계수를 산출하였다.
- 중성화 깊이 측정은 1％의 페놀프탈레인 용액을 이용한 알콜용액법으로 실시하였으며, 시험체의 표 면으로부터 발색되지 않은 깊이의 5개소를 측정하여 평균으로 구하였다. 재령에 따른 중성화 깊이 측 정결과를 바탕으로 기존의 제안식인 岸谷式2)을 통해 중성화 속도계수를 산출하였다.
- 촉진중성화시험은 온도 20°C, 상대습도 50％, CO2농도 5％의 조건에서 실시하였고, 촉진중성화 전과 촉진중성화 재령별 압축강도, 기중투기량, 함수율 및 절건투기량을 측정하였으며, 촉진중성화에 따른 중성화 깊이를 소요의 재령에서 측정하였다. 본 실험의 콘크리트 배합 및 굳지않은 성상을 표 2에 나 타냈다.
- 5X10X40cm의 시험체로 제작하였으며, 촉진중성화를 실시하기 전에 타설면에 직각인 한 면을 선정한 후 나머지 면은 에폭시로 코팅하여 탄산가스의 침투를 억제하였다. 투기계수 측정용 시험체는 커팅에 따른 영향을 고려하여 28일 양생직후 010x20cm의 원주형 시험체의 일정부위를 두께 3cm로 절단하여 제작하였으며, 커팅 후 측면을 에폭시로 코팅하였다.
- 투기계수는 그림 1에서 보는 바와 같이 직경 7cm의 실린더에 시험체를 고정시켜 실링을 한 후 2kgf/cm2의 압력을 가하여 투과되는 공기를 수중에서 메스실린더를 사용해 물과 치환하는 방법으로 투기량을 측정하였으며, 측정된 투기량 측정결과로부터 식(1)에 준하여 투기계수를 구하였다.
- 함수율이 콘크리트의 투기성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 투기계수 측정용 시험체와 동일하게 시험체를 제작한 후 촉진중성화를 실시하였으며, 측정재령에서 시험체의 중량(Wi)을 측정하고 80± 5°C의 건조기 내에서 중량이 일정하게 될 때(함수율 0%)까지 건조된 시험체의 중량(W2)을 측정하여 .(Wl-W2)/W2 의 백분율을 함수율로 하* 였다 또한 함수율을 측정한 시험체의 절건투기계수를 상기의 투기계수 측정방법에 의해 측정하였다.
대상 데이터
- 중성화깊이 측정용 시험체는 7.5X10X40cm의 시험체로 제작하였으며, 촉진중성화를 실시하기 전에 타설면에 직각인 한 면을 선정한 후 나머지 면은 에폭시로 코팅하여 탄산가스의 침투를 억제하였다. 투기계수 측정용 시험체는 커팅에 따른 영향을 고려하여 28일 양생직후 010x20cm의 원주형 시험체의 일정부위를 두께 3cm로 절단하여 제작하였으며, 커팅 후 측면을 에폭시로 코팅하였다.
성능/효과
- (1) 동일 배합조건이라 하더라도 수중양생 재령이 짧을수록 중성화 속도는 빠르게 진행하였고, 투기계 수는 크게 나타났으며,압축강도 발현이 저하하는 것으로 나타났다.
- (2) 물시멘트비 및 양생조건에 따른 압축강도와 중성화 속도계수는 반비례의 관계를 나타내고 있다. 중성화 속도에 영향을 미치는 물시멘트비의 영향은 단위용적당 차지하는 시멘트량의 차이에 의해 조직의 치밀도 및 수산화칼슘 생성량이 다르게 되기 때문인 것으로 사료되며, 양생조건에 따른 영향은 수화정도에 기인한 것으로 사료된다.
- (3) 압축강도가 증가함에 따라 절건 및 기중 투기계수 모두 감소하는 경향을 나타내고 있으며, 함수율이 0％인 절건 투기계수가 기중 투기계수보다 다소 높게 나타났다. 또한, 압축강도에 따른 절건 투 기 계수 및 기중 투기계수의 차이는 강도가 증가할수록 크게 나타나고 있다.
- (4) 동일재령에 있어서 함수율은 물시멘트비 및 양생조건에 의해 영향을 받으며, 함수율에 따라 투기 계수는 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 그림 2는 물시멘트비 및 양생조건에 따른 재령별 중성화 깊이를 나타낸 것으로서, 동일 재령에 있 어서 수중양생 기간이 길수록 중성화 깊이는 작게 나타났다. 물시멘트비에 따른 중성화 속도계수는 동일 양생조건에 있어서 물시멘트비 60％가 물시멘트비 50％에 비하여 1.3〜 1.6배정도 큰 것으로 나타났다. 물시멘트비에 따른 중성화 속도계수의 차이는 물시멘트비 50％의 콘크리트가 60％에 비하여 단위 용적당 차지하는 시멘트량이 많기 때문에 수화조직이 치밀하게 되었으며, 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘의 양이 많기 때문인 것으로 사료된다.
- 양생조건별 함수율의 차이는 모든 물시멘트비에서 수중양생 기간이 길수록 함수율은 크게 나타났으 며, 물시멘트비 60％의 1일 수중양생 시험체는 함수율 2.2％의 시험체와 절건 시험체의 투기계수가 다른 시험체에 비하여 다소 유사한 값을 나타내고 있다. 이에 반해 수중양생 기간이 길수록 함수율 의 증가와 더불어 투기계수의 저하폭도 증가하는 것을 알 수 있다.
- 한편, 28일 수중양생을 실시한 시험체에 대하여 1일 및 3일 수중양생을 실시한 시험체의 중성화 속 도계수는 물시멘트비 50％의 경우 2배 및 1.5배, 물시멘트비 60%의 경우 2.4배 및 1.8배로 나타났다. 이는 수중양생 기간이 길수록 시멘트의 수화정도가 크게되어 조직이 상대적으로 치밀하게 되었을.
후속연구
- (5) 본 연구에 있어서 콘크리트의 투기계수는 콘크리트의 배합, 양생방법 등에 따른 경화콘크리트의 투기성능을 나타내는 요인으로서, 콘크리트의 중성화 속도와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타남에 따라 향후 콘크리트의 중성화속도를 평가함에 있어 투기계수를 요인으로 하여 추정할 수 있을 것으 로 사료된다.
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