[논문]석회석 미분말과 슬래그 미분말을 혼합한 콘크리트의 내구성

구봉근; 이재범; 이현석; 박주원

[국내논문] 석회석 미분말과 슬래그 미분말을 혼합한 콘크리트의 내구성
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구봉근 (충북대학교 토목공학과) , 이재범 (충북대학교 토목공학과) , 이현석 (충북대학교 토목공학과) , 박주원 (충북대학교 토목공학과)

This study is to investigate durability in concrete containing slag powder and limestone power. The variables are the substitution ratio of slag powder and limestone powder. In order to study the effect of slag powder and limestone powder, all mixtures were prepared at a fixed water/cement ratio, slump, and entrained air quantity. When concrete containing slag powder is mixing rate 40%, durability appeared the highest in general. When concrete containing limestone powder is mixing rate 10% in all experiments, the most suitable result appeared.

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문제 정의

본 연구는 콘크리트 재료 중 시멘트에 대한 혼화재로 석회석 미분말, 슬래그 미분말을 사용하여 치환율에 따른 내구성 변화를 통해 콘크리트의 특성을 분석하고자 하였다. 실험은 압축강도, 동결융해, 건조수축에 대해 수행하였고, 이에 대한 분석 결과를 가지고 내구적인 특성을 파악하고자 한다.
본 연구는 콘크리트 재료 중 시멘트에 대한 혼화재로 석회석 미분말, 슬래그 미분말을 사용하여 치환율에 따른 내구성 변화를 통해 콘크리트의 특성을 분석하고자 하였다. 실험은 압축강도, 동결융해, 건조수축에 대해 수행하였고, 이에 대한 분석 결과를 가지고 내구적인 특성을 파악하고자 한다.A,

제안 방법

시멘트 대체 혼화재로서 슬래그 미분말, 석회석 미분말 등을 첨가하였고, 혼화제로서 감수제, AE제 등을 적절하게 혼합하여 수량, 워커빌리티를 개선하였다. 그리고, 콘크리트 배합 시에 조건에 맞는 공시 체를 얻기 위해 슬럼프 시험, 공기량 시험을 수행하였다.
시멘트 대체 혼화재로서 슬래그 미분말, 석회석 미분말 등을 첨가하였고, 혼화제로서 감수제, AE제 등을 적절하게 혼합하여 수량, 워커빌리티를 개선하였다. 그리고, 콘크리트 배합 시에 조건에 맞는 공시 체를 얻기 위해 슬럼프 시험, 공기량 시험을 수행하였다. 각 재료의 조성은 표 1~표 4에 나타내었다.
배합은 골재, 물과 함께 혼화재 없이 시멘트만을 첨가한 기준계열과 시멘트와 함께 슬래그 미분 말을 20~50% 혼합한 계열, 시멘트와 함께 석회석 미분말을 10, 20% 혼합한 계열로 분류하였다.
건조수축변화는 항온항습기에 공시 체를 양생하면서 일주일 단위로 길이 변화율을 측정하였고, 동결 융해는 동결융해시험기가 300싸이클이 될 때까지 20~40싸이클 단위로 동탄성계수를 측정하고, 300 싸 이클이 되기 전동탄성계수가 60% 이하로 내려가면 실험을 중단하였다. 압축강도는 재령에 따라 91일까지의 상태를 측정하고, 장기강도를 알아보기 위하여 1년 재령의 강도를 측정하였다.
건조수축변화는 항온항습기에 공시 체를 양생하면서 일주일 단위로 길이 변화율을 측정하였고, 동결 융해는 동결융해시험기가 300싸이클이 될 때까지 20~40싸이클 단위로 동탄성계수를 측정하고, 300 싸 이클이 되기 전동탄성계수가 60% 이하로 내려가면 실험을 중단하였다. 압축강도는 재령에 따라 91일까지의 상태를 측정하고, 장기강도를 알아보기 위하여 1년 재령의 강도를 측정하였다. 배합설계에 대한 내용은 표 5에 나타낸 바와 같다.

성능/효과

그림 1은 슬래그 미분말 치환율에 따른 압축강도를 나타내고 있으며, 압축강도의 초기값은 기준계열과 거의 비슷한 양상을 보이고 있으나, 재령이 길어질수록 기준계열과의 강도 편차가 커지는 것을 보여주고 있다. 그리고, 슬래그 미분말 40 %까지는 혼입률이 증가할수록 강도 값이 크게 나타나고 있으며, 50 %에서는 기준계열보다 떨어지는 양상을 보여주고 있다.
그림 2는 석회석 미분말의 치환율에 따른 압축강도를 보여주는 것으로, 석회석 미분말 혼합 시 압축강도는 약간 낮게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이 중 석회석 미분말 10% 혼합 시, 초기에는 기준계열과의 강도 차가 많이 나타나는 것을 볼 수 있는데, 재령이 길어질수록 강도 발현이 좋아 1년 장기 재령에서는 기준계열과의 강도 편차가 거의 나타나지 않는다는 것을 볼 수 있다. 그러나, 20% 혼합 시에는 초기 재령의 강도와 장기 재령의 강도 모두 기준계열보다 현저하게 낮게 나타나는 것을 볼 수 있다.
(1) 슬래그 미분말을 함유한 콘크리트의 압축강도는 40%를 함유할 때까지 함유량이 증가할수록 더 높은 값을 나타냈고, 재령이 길어질수록 기준계열보다 높은 값을 나타내었다. 그리고, 석회석 미분말은 기준계열보다 낮은 압축강도를 보여주고 있으나, 10%에서는 기준계열과 거의 동등한 값을 나타내었다.
(2) 동결융해 실험에서 석회석 미분말 20% 흔 입시에 다른 계열에 비해 상대적으로 낮은 계수 값을 나타내고 있으나, 80% 이상을 나타내고 있으므로, 석회석 미분말. 슬래그 미분말을 혼합한 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성은 양호한 것으로 분석된다.
(3) 건조수축 실험에서 슬래그 미분말은 20%일 때 가장 낮은 값을 보여주고 있으나, 대체적으로 기준계열보다 낮은 길이 변화율을 보여주었고, 석회석 미분말도 10%, 20% 혼입 시에 기준계열과 거의 동등한 값을 보여주고 있어 두 혼화재를 적정량 혼입 시 건조수축에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

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