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문제 정의
- 본 연구는 한중콘크리트의 제조 및 시공에 있어서 초기 양생 방법 및 배합조건에 따른 콘크리트의 강 도발 현 특성을 검토하므로서, 한중콘크리트의 제조 및 시공의 확대를 위한 기초적 자료 제시가 목적으로, 연구는 I . II 시리즈로 구성하여 실험을 진행하였다.
- 동절기를 고려한 콘크리트의 초기 양생 방법 및 혼화제 종류에 따른 강도 발현 특성을 검토하기 위해 본 연구는 I . II 시리즈로 구성하였다.
제안 방법
- I 시리즈는 실내실험으로서 배합조건 및 초기 양생 방법에 따른 콘크리트의 강도 발현 특성을 검토하였으며, II 시리즈에서는 【시리즈의 실험 결과를 바탕으로 실제 레미콘 제조공장에서 제조된 제품에 따라 양생 방법 및 배합조건별 콘크리트의 강도 발현 특성을 검토하였다. 특히 II 시리즈 에서는 양생 방법에 따른 재령 1일 콘크리트의 온도변화를 측정하여 양생 방법 및 사용재료에 따른 콘크리트의 특성을 검토하였다.
- I 시리즈는 실내실험으로서 배합조건 및 초기 양생 방법에 따른 콘크리트의 강도 발현 특성을 검토하였으며, II 시리즈에서는 【시리즈의 실험 결과를 바탕으로 실제 레미콘 제조공장에서 제조된 제품에 따라 양생 방법 및 배합조건별 콘크리트의 강도 발현 특성을 검토하였다. 특히 II 시리즈 에서는 양생 방법에 따른 재령 1일 콘크리트의 온도변화를 측정하여 양생 방법 및 사용재료에 따른 콘크리트의 특성을 검토하였다.
- 본 실험에 사용된 콘크리트는 물 결합재 비를를 60, 55, 50% 3수준을 기본으로 설정하였으며, 소 요의 유동성 및 내동해성을 확보하기 위해 목표 슬럼프 15cm, 목표공기량 4.5±0.5%를 설정하였다. 또한 혼화재의 종류는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용하였으며, 혼화제의 종류에 따른 배합 및 콘크리트의 성능평가를 위해 혼화제는 AE감수제 및 고성능 AE감수제를 사용하였다.
- 5%를 설정하였다. 또한 혼화재의 종류는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용하였으며, 혼화제의 종류에 따른 배합 및 콘크리트의 성능평가를 위해 혼화제는 AE감수제 및 고성능 AE감수제를 사용하였다.
- 5%를 설정하였다. 또한 혼화재의 종류는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용하였으며, 혼화제의 종류에 따른 배합 및 콘크리트의 성능평가를 위해 혼화제는 AE감수제 및 고성능 AE감수제를 사용하였다.
- 【시리즈에서는 실내실험으로서, AE감수제를 사용한 배 합을 기준으로 예비실험을 통해서 고성능 AE감수제를 사용한 배합을 설정하였으며, 양생 조건은 표준 수중 양생과 -3t의 외기조건에서 제조 직후 재령 1일 동안 동결 양생 및 보 온양생을 실시한 후 표준 수중 양생을 실시하는 총 3수준의 양생 방법을 설정하였다.
- 口시리즈에서는 실제 레미콘 제조 현장에서의 실험으로서, 초기 재령의 양생 조건은 실내 양생 및 외기 노출, 외기 보온 양생 등 총 3수준을 설정하였으며, 재령 1일 양생 조건에 따라 양생을 실시한 후 표준 수중 양생 및 외기 노출 양생을 실시하였다. 양생 방법에 따른 콘크리트의 영향을 검토하기 위해, 각각의 양생 방법에 따른 재령 1일에서 콘크리트의 온도변화를 측정하였다.
- 口시리즈에서는 실제 레미콘 제조 현장에서의 실험으로서, 초기 재령의 양생 조건은 실내 양생 및 외기 노출, 외기 보온 양생 등 총 3수준을 설정하였으며, 재령 1일 양생 조건에 따라 양생을 실시한 후 표준 수중 양생 및 외기 노출 양생을 실시하였다. 양생 방법에 따른 콘크리트의 영향을 검토하기 위해, 각각의 양생 방법에 따른 재령 1일에서 콘크리트의 온도변화를 측정하였다. 본 실험에 사용된 콘크리트의 배합은 표 2에 나타낸 바와 같이, 물결합재비 60, 55, 50%에서 AE감수제를 사용하는 배합을 기본으로, 예비실험을 통하여 고 성능 AE감수제를 사용하는 배합을 설정하였으며, 혼화재의 사용량은 플라이애시 10%, 고로슬래그 미분말 20%로 고정시키고, 혼화제의 사용량은 혼화제 종류에 상관없이 모두 0.
- 양생 방법에 따른 콘크리트의 영향을 검토하기 위해, 각각의 양생 방법에 따른 재령 1일에서 콘크리트의 온도변화를 측정하였다. 본 실험에 사용된 콘크리트의 배합은 표 2에 나타낸 바와 같이, 물결합재비 60, 55, 50%에서 AE감수제를 사용하는 배합을 기본으로, 예비실험을 통하여 고 성능 AE감수제를 사용하는 배합을 설정하였으며, 혼화재의 사용량은 플라이애시 10%, 고로슬래그 미분말 20%로 고정시키고, 혼화제의 사용량은 혼화제 종류에 상관없이 모두 0.5%로 고정시켰다.
- 본 연구의 실험 방법은 표 1에 나타낸 바와 같이, 【시리즈에서는 외기조건을 -3P로 설정하였으며, 동결융해 시험기를 이용하여 외기 조건을 유지하여 초기 동결 양생을 실시하고, 초기 보온양생의 경우 두께 3cm의 양생 조를 제작하여 초기보온양생을 실시하였다. II 시리즈에서는 실제 레미콘 제조 공장에서 제조된 콘크리트에 대한 초기 양생 방법 및 배합조건에 따른 강도 발현 특성을 검토하였으며, 공시체 제조 직후 각각의 시험체에 온도측정용 센서를 부착하여 콘크리트의 온도변화 및 외기온도의 변화를 측정하였다.
- 본 연구의 실험 방법은 표 1에 나타낸 바와 같이, 【시리즈에서는 외기조건을 -3P로 설정하였으며, 동결융해 시험기를 이용하여 외기 조건을 유지하여 초기 동결 양생을 실시하고, 초기 보온양생의 경우 두께 3cm의 양생 조를 제작하여 초기보온양생을 실시하였다. II 시리즈에서는 실제 레미콘 제조 공장에서 제조된 콘크리트에 대한 초기 양생 방법 및 배합조건에 따른 강도 발현 특성을 검토하였으며, 공시체 제조 직후 각각의 시험체에 온도측정용 센서를 부착하여 콘크리트의 온도변화 및 외기온도의 변화를 측정하였다.
- 공시 체는 콘크리트 제조 직후 압축 강도용 010x20cm 실린더 공시 체를 제작하였으며, 재령 3일, 7일, 28일에서 압축강도를 측정하여, 양생 방법 및 배합조건에 따른 강도 발현 특성을 비교. 검토하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 재료의 물성을 표 3에 나타내었다. 결합재로서 시멘트는 D사의 1종 보통 포틀랜드시멘트, 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말은 인천 소재 K사의 고로슬래그 미분말 1종 제품, 플라이애시는 충남 보령산 플라이애시를 사용하였으며, 골재로서 잔골재는 세척사, 굵은 골재는 부 순 자갈을 사용하였다. 혼화제는 AE감수제 및 고성능 AE감수제를 사용하였다.
성능/효과
- 표 4는 AE감수제를 사용한 기본배합 및 예비실험을 통해 선정된 고성능 AE감수제 배합 및 각각의 배합에 따른 굳지않은 콘크리트의 성상을 나타낸 것으로서, AE감수제를 사용한 배합에 비해 고성능 AE감수제를 사용한 배합은, 혼화제 사용량을 0.5%로 고정시킨 경우 물-결합재비 및 단위결합 재량이 감소하고, 혼화재의 치환율은 일반형 AE감수제를 사용한 배합에 비해 고로슬래그는 5% 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
- 그림 1은 초기 양생 방법에 따른 물결합재비 및 혼화제 종류별 압축강도를 나타낸 것이다. 초기재령 1일 -3P의 외기조건에 동결시킨 경우, 양생 방법에 따른 강도 발현은 가장 저하하는 것으로 나타났으며, 동결 종료 후 표준 수중 양생을 실시하여도 표준양생에 비해 강도는 매우 저하하는 것으로 나타났다. 이는 낮은 외기온에 의해 콘크리트 내부의 수분이 동결하여 수분의 팽 창에 따른 내부조직의 이상으로 인해 콘크리트의 강도가 저하하는 것으로 사료되며, 초기 동해를 받은 경우 강도 회복이 어렵다는 기존의 연구결과”A와 일치하는 것으로 나타났다.
- 초기보온양생을 실시한 경우, 콘크리트의 강도 저하는 거의 없는 것으로 나타났으며, 표준양생의 경우와 거의 유사한 강도를 발현하는 것으로 나타났다. 이는 보온양생에 따라 외기 온도의 영향을 받지 않고, 또한 콘크리트 수화에 따른 발열량이 외부로 유출되지 않아 보온양생 조 내부의 온도는 콘크리트가 동결되는 온도 이하로 저하하지 않았기 때문으로 사료되며, 동 절기 외기온도가 콘크리트에 접하지 않을 경우, 요구되는 콘크리트의 품질을 충분히 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
- 양생 방법에 따른 강도 발현율 을 검토해보면, 표준양생에 대한 초기동결양생의 압축강도 발현율은 모든 재령에서 약 50~ 60% 수준을 발현하고 있으며, 특히 물결합재비 및 혼화제의 종류에 따른 콘크리트의 강도 발 현의 차이는 없는 것으로 나타나, 재령이 경과에 따른 강도의 회복 효과는 기대하기 어려운 것으로 나타났다. 표준양생에 대한 보온양생의 압축강도 발현율은, 배합조건에 따라 다소 차이는 있으나 대부분 90% 이상을 발현하는 것으로 나타났다.
- 양생 방법에 따른 강도 발현율 을 검토해보면, 표준양생에 대한 초기동결양생의 압축강도 발현율은 모든 재령에서 약 50~ 60% 수준을 발현하고 있으며, 특히 물결합재비 및 혼화제의 종류에 따른 콘크리트의 강도 발 현의 차이는 없는 것으로 나타나, 재령이 경과에 따른 강도의 회복 효과는 기대하기 어려운 것으로 나타났다. 표준양생에 대한 보온양생의 압축강도 발현율은, 배합조건에 따라 다소 차이는 있으나 대부분 90% 이상을 발현하는 것으로 나타났다.
- 콘크리트의 온도변화는 혼화제 종류에 따른 차이는 거의 나타나지 않고 있으며, 외기온의 변화에 따라 콘크리트의 온도가 변화하는 것으로 나타났다. 양생 방법에 따른 콘크리트의 온도변화는 외기온 도의 변화와 유사한 경향을 나타내고 있다.
- 양생 방법에 따른 차이는 외기온의 영향을 받지 않은 실내 양생 및 보온양생의 경우 매우 높은 압축강도를 발현하는 것으로 나타났다. 초기 재령에서 외기에 노출시킨 경우, 외 기온의 영향에 의해 압축강도는 매우 저하하는 것으로 나타났으며, 외기 노출 양생 종료 후 표준 수중 양생을 실시한 경우 압축강도는 다소 향상되지만 실내 양생에 비해서는 압축강도 발현이 매우 저하하고 있다.
- 물-결합재비에 따른 강도 발현율의 차이는 재령에 따라 다소 차이가 있지만 대체적으로 고성능 AE 감 수제를 사용한 경우 AE감수제를 사용한 경우에 비해 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 물-결합재비 W/B 60에서 이러한 경 I 80 향은 뚜렷이 나타나고 있다. 이는 높은 물결합재비에 따라 단위결합 재량의 감소와 혼화 a 40 제의 분산성능의 차이에 기인하는 것으로 사료되며, 물결합재비가 높을수록, 외기온도 및 혼화제의 영향이 큰 것으로 나타났다.
- 물-결합재비에 따른 강도 발현율의 차이는 재령에 따라 다소 차이가 있지만 대체적으로 고성능 AE 감 수제를 사용한 경우 AE감수제를 사용한 경우에 비해 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 물-결합재비 W/B 60에서 이러한 경 I 80 향은 뚜렷이 나타나고 있다. 이는 높은 물결합재비에 따라 단위결합 재량의 감소와 혼화 a 40 제의 분산성능의 차이에 기인하는 것으로 사료되며, 물결합재비가 높을수록, 외기온도 및 혼화제의 영향이 큰 것으로 나타났다.
- 1. 혼화제 종류에 따른 배합조건의 차이는 고성능 AE감수제를 사용한 경우 AE감수제를 사용한 배 합에 비해 물결합재비, 단위결합 재량은 감소하고, 혼화재의 사용량은 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
- 2. 초기 양생 조건에 따른 콘크리트의 강도발현특성은, 초기 재령에서 낮은 외기온을 차단시킬 경우 콘크리트의 요구성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 초기 동해를 받은 경우에는 양생 방법을 개선시켜도 요구성능을 확보하기 어려운 것으로 나타났따.
- 3. 현장 조건에서 실험한 결과, 고성능 AE감수제를 사용한 배합이 AE감수제를 사용한 배합에 비해 다소 높은 압축강도를 발현하는 것으로 나타나, 동절기 콘크리트의 소요의 품질확보를 위해서는 고성능 AE감수제의 사용이 보다 효과적일 것으로 사료된다.
- 4. 현장 조건에서 초기재령 양생 방법에 따른 강도발현특성은 외기온의 영향을 차단할 경우, 콘크리트 자체의 수화열에 의해 동해를 입지 않고, 요구성능을 만족시킬 수 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 따라서, 동절기 콘크리트의 품질을 확보하기 위해서는 배합 조건에 따른 콘크리트의 품질확보는 다소 어려울 것으로 사료 되며, 양생 방법의 개선이 콘크리트의 품질을 확보하는데 보다 효과적일 것으로 사료된다.
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