[국내논문]동해시점 및 지속시간에 따른 고로슬래그콘크리트의 강도발현 특성에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on Strength Properties of Concrete Using Blast-Furnace Slag Subjected to Time&Period of Frost Damage원문보기
Recently, to consider economical and constructive aspect, Usage of Admixture, like Blast-Furnace Slag and Fly-Ash, are increased. Blast-Furnace Slag, a by-product of steel industry, have many advantage, to reduce the heat of hydration, increase in ultimate strength and etc. But it also reduces early...
Recently, to consider economical and constructive aspect, Usage of Admixture, like Blast-Furnace Slag and Fly-Ash, are increased. Blast-Furnace Slag, a by-product of steel industry, have many advantage, to reduce the heat of hydration, increase in ultimate strength and etc. But it also reduces early-age strength, it is prevented from using of Blast-Furnace Slag at cold-weather-concrete. In this study, for the purpose of increasing usage of Blast-Furnace Slag at cold-weather-concrete, it is investigated the strength properties of concrete subjected to time and period of frost damage for early age curing. According to this study, if early age curing is carried out before having frost damage, the strength of concrete, subjected to frost damage, is recovered. And that properties is not connected with the frost cause.
Recently, to consider economical and constructive aspect, Usage of Admixture, like Blast-Furnace Slag and Fly-Ash, are increased. Blast-Furnace Slag, a by-product of steel industry, have many advantage, to reduce the heat of hydration, increase in ultimate strength and etc. But it also reduces early-age strength, it is prevented from using of Blast-Furnace Slag at cold-weather-concrete. In this study, for the purpose of increasing usage of Blast-Furnace Slag at cold-weather-concrete, it is investigated the strength properties of concrete subjected to time and period of frost damage for early age curing. According to this study, if early age curing is carried out before having frost damage, the strength of concrete, subjected to frost damage, is recovered. And that properties is not connected with the frost cause.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는, 콘크리트의 초기 양생조건을 변화시켜 동절기 초기 동해를 입은 고로 슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용한 콘크리트의 강도발 현 특성을 검토함으로서, 한중 콘크리트 시공에 있어 고로 슬래그 미분말 및 플라이애시의 적용을 증대시키기 위한 기초자료로 제시하고자 하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
적용하였으며, 동해온도는 T℃, -10℃, -15℃ 의 3 수준으로 선정하였다. 또한 초기 양생조건으로서 콘크리트 제조 후 동해를 받기 전 소정의 양생기간 동안 20℃ 기건양생을 실시하였으며, 동해를 받은 후 모든 공시체는 20±3t 표준수중양생 을 실시하였다.
이상의 실험에서 동해시점 및 지속시간에 따른 고로 슬래그 콘크리트의 강도발현 특성을 분석. 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
콘크리트의 동해조건으로서는 동해시점을 콘크리트 제조 직 후, 12시간후, 24시간후, 48시간후의 4수준으로 선정하고, 각 수준별 동해지속 시간을 직후, 12시간, 24시간, 48시간의 4수준으로 각각 선정. 적용하였으며, 동해온도는 T℃, -10℃, -15℃ 의 3 수준으로 선정하였다. 또한 초기 양생조건으로서 콘크리트 제조 후 동해를 받기 전 소정의 양생기간 동안 20℃ 기건양생을 실시하였으며, 동해를 받은 후 모든 공시체는 20±3t 표준수중양생 을 실시하였다.
콘크리트를 동결시키기 위해 항온항습기를 건식으로 사용하였으며, 초기 재령의 콘크리트 압축 강도 는 석고와 유황을 이용하여 공시체의 상부를 캐핑한 후 압축 강도 시험을 실시하였다.
콘크리트의 동해조건으로서는 동해시점을 콘크리트 제조 직 후, 12시간후, 24시간후, 48시간후의 4수준으로 선정하고, 각 수준별 동해지속 시간을 직후, 12시간, 24시간, 48시간의 4수준으로 각각 선정. 적용하였으며, 동해온도는 T℃, -10℃, -15℃ 의 3 수준으로 선정하였다.
5%, 목표 슬럼프는 15± LOcm로 하였다. 혼화재의 종류 및 대체율은, 기준 배합으로 혼화재를 사용하지 않은 배합과, 플라이애시의 대체율을 10%로 고정하고, 고로 슬래그 미분말의 대체율을 0, 10, 20, 30%로 변화시킨 배합의 총 5수준으로 설정하였다.
대상 데이터
콘크리트용 골재로서 굵은 골재는 부순 자갈, 잔골재는 세척사를 사용하였다. 결합재로서 시멘트는 국내 D사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 미분말은 인천 소재 K사의 고로 슬래그 미분말 1종 제품, 플라이애시는 충남 보령산 플라이애시를 사용하였으며, 각 재료의 물성을 표.2~표.5에 나타내었다. 혼화제는 경기도 부천시 소재 I사의 AE감수제 일반형을 사용하였다.
콘크리트용 골재로서 굵은 골재는 부순 자갈, 잔골재는 세척사를 사용하였다. 결합재로서 시멘트는 국내 D사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 미분말은 인천 소재 K사의 고로 슬래그 미분말 1종 제품, 플라이애시는 충남 보령산 플라이애시를 사용하였으며, 각 재료의 물성을 표.
5에 나타내었다. 혼화제는 경기도 부천시 소재 I사의 AE감수제 일반형을 사용하였다.
성능/효과
1.고로슬래그 미분말과 플라이애시를 사용한 콘크리트는 배합 직후에 12시간 이내에 동해를 입은 경우를 제외하면 동해의 지속시간여부와 관계없이 재령 28에서의 콘크리트 압축 강도는 동해를 입지 않은 콘크리트와 유사한 강도 값을 나타내었으며, 콘크리트가 동해를 입기 전 콘크리트가 경화를 할 수 있는 소요의 재령이 경과한 후에는 동해온 도와 관계없이 재령 28일에서 그 값을 회복할 수 있을 것으로 사료된다.
2.고 로슬래그 미분말 및 플라이애시 치환율에 따른 강도회복 성능을 검토한 결과 초기 재령에서는 치환율이 증가할수록 강도는 저하하지만, 재령이 경과함에 따라 치환율이 증가할수록 강도증진 효 과는 큰 것으로 나타났다.
고로 슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용한 콘크리트의 재령 28일 압축 강도는 시멘트만을 사용한 ST보다 다소 높은 압축 강도를 나타내고 있어, 한중 콘크리트에 혼화재를 사용한 경우 초기 소정의 기간동안 보양 등의 조치를 취한다면 그 후에 동해를 입더라도 포졸란 반응에 의한 강도회복 성능을 기대할 수 있는 것으로 나타났으며, 이러한 경향은 동결 온도-It, T5P에서도 유사하게 나타났다. 따라서, 한중 콘크리트 시공에 있어서 초기 보양을 실시한 경우 혼화재를 사용한 콘크리트도 혼화재를 사용하지 않은 콘크리트에 근접한 품질이 확보될 것으로 사료된다.
동해를 받은 직후 인 초기 재령에서는 동해를 받지 않은 콘크리트에 비해 약 70 -80% 정도의 압축강도 발 현율을 나타내고 있지만, 동해 이후에 동일한 조건의 표준 수중 양생을 실시한 결과 재령 28일에서는 동해를 받지 않은 콘크리트와 유사한 90~100%의 압축강도 발 현율을 나타내고 있다. 고로 슬래그 미분말의 치환율이 증가할수록 강도 회복 속도는 다소 지연되는 것으로 나타나고 있으나, 재령의 경과에 따라 그 폭은 감소하고 있어 재령 28일 이후 의 장기 강도에서 는 충 분히 회복 가능할 것으로 사료된다.
초결에서 종결까지의 소요시간은 ST보다 20분 늦은 2시간 30분 내외로 나타났다. 그러나 플라이애시가 10%, 고로 슬래그 미분말이 30% 치환된 BS30의 경우는 초결이 9시간 10분, 종결이 11시간 40분으로 나타나 ST에 비해 초결은 2시간, 종결은 2시간 20분이 지연되는 것으로 나타났으며, 초결에서 종결까지의 시간도 2시간 30분으로 나타나 ST에 비해 대략 20분 정도 지연되는 것을 알 수 있었다.
동해온도별 콘크리트의 ST대비 콘크리트의 압 축강도 발 현율은 온도가 낮을수록 발현율이 적게 나타나고 있으며, -ISO의 경우는 모든 배합에서 기준 배합 ST의 압축 강도보다 낮은 압축 강도를 나타내고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 대부분의 배합 및 동해조건에서 콘크리트의 압축강도 발 현율이 80%를 상회하는 것으로 나타나 배합 ST에 비해 우려할 만한 수준은 아닌 것으로 판단되었다
동해지속 시간에 따른 압축 강도의 발현율은 모든 조건에서 유사한 수준을 나타내고 있으며, 배합BS30의 경우는 재령 3일 압축 강도 발현율이 모든 조건에서 60% 수준에 머물던 것이 재령 28일에는 모두 100% 내외의 발현율을 나타내고 있어 고로 슬래그 미분말을 30%까지 사용하여도 재령 28일에는 시멘트를 단독 사용한 콘크리트와 동일한 수준의 강도값을 나타내는 것으로 나타났다.
그림 2는 동해온도 -10P에서의 동해시점별 동해 지속시간에 대한 재령 28일의 압축 강도를 각 배합별로 나타낸 그림이다. 모든 배합에서 콘크리트 제조 직후에 동해를 입은 경우 설계기준 강도를 만족시키지 못하는 것으로 나타났으나, 그 외의 경우는 동해 지속 시간에 관계없이 재령 28일에서 설계기준 강도를 만족시키는 것으로 나타났다. 특히 BS10, BS20, BS30에서 동해시점 24시간 후의 경우, 콘크리 트 압축강도는 동해를 받지 않은 콘크리트의 압축 강도는 동해를 받지 않은 콘크리트의 압축 강도와 유사한 것으로 나타났다.
한중 콘크리트 시공에 있어 초기 재령에서 콘크리트가 경화하는 데 필요한 최소한의 재령동안 타설 직후의 동해를 제어. 방지할 수 있다면 재령 28일 이후 의 장기 재령에서는 충분한 소요의 압축 강도값을 확보할 수 있을 것으로 사료되며, 본 연구에서는 강도발현의 안정화를 위한 시간은 24시간으로 나타났다.
그림 6은 동해 지속 시간에 따른 온도별 ST대비 압축 강도 발 현율을 나타낸 그림이다. 시멘트를 단독 사용한 ST에 대한 고로 슬래그 미분말과 플라이애시를 사용한 콘크리트의 배합 BSOO, BS10, BS2O, BS30의 각 온도별 재령 28일의 압축 강도 발현율을 검토한 결과 배합 BS00의 경우가 온도에 따른 변동폭이 가장 컸으며, 동해 시작 시간별로는 직후에서 48시간 후로 갈수록 그 폭이 다소 증가하고 있음을 알 수 있었다.
이상의 결론에서, 동절기 콘크리트의 초기 동해에 대한 영향을 검토한 결과 콘크리트가 경화하여 강도발현이 안정화될 수 있는 콘크리트 제조 후 24시간 동안 콘크리트 보양 등의 방법에 의해 타설 직후의 동해를 제어. 방지할 수 있다면 재령 28일 이후 의 장기 재령에서는 충분한 소요의 압축 강도를 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
혼화재가 첨가되지 않은 ST의 경우 초결은 약 7시간 10분, 종결은 약 9시간 20분으로 초결에서 종결까지는 2시간 10분의 시간이 소요되었다. 플라이애시 및 고로 슬래그 미분말이 첨가된 배합BS00- BS20까지는 초결이 8시간 10분 내외, 종결은 10시간 40분 내외의 유사한 값을 나타냈으며, ST에 비해 초결은 1시간, 종결은 1시간 20분 정도 지연되는 것으로 나타났다. 초결에서 종결까지의 소요시간은 ST보다 20분 늦은 2시간 30분 내외로 나타났다.
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