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문제 정의
- 그러므로 본 실험은 건설 현장에서 쉽게 접할 수 있는 음료 (청량음료, 유제품, 알코올) 및 세제류를 선정하여 콘크리트에 첨가한 후 굳지 않은 콘크리트와 경화 콘크리트의 품질을 비교 분석하여 건설 현장에서 콘크리트의 품질변동 및 시공 불량을 방지할 수 있는 콘크리트 품질관리에 대한 기초 자료로 제시하고자 한다.
제안 방법
- 실험항목으로는 표 1과 같이. 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 슬럼프 플로우, 공기량, 단위용적 질량, 응결 시간 등의 특성과 경화 콘크리트의 압축강도를 분석하는 것으로 하였고, 배합 사항은 표 2와 같다.
- 또한, Series V에서는 기능공들이 현장에서 휴식 시간이나 작업을 마치고 난 후 손 세척 및 얼굴 세안 후 세제가 포함된 물을 처리하는 과정에서 콘크리트에 첨가될 때의 상황을 가정하여 물비누, 중성세제, 샴푸 등 세제류를 계획하였다.
- 먼저, 실험요인으로 W/C 50%, 목표 슬럼프 150± 15mm, 목표 공기량 4.5 ±1.5%를 만족하는 플레인 배합으로 하여, 각종 첨가제를 단위시멘트량에 대해 1%를 첨가하는 것으로 실험계획 하였다.
- 본 연구에서는 음료 및 세제류의 각종 첨가제가 콘크리트에 혼입될 경우 콘크리트의 유동성, 공기량, 응결 시간 측정 및 압축강도에 대하여 분석하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 실험에서 사용하는 각종 첨가제로서, Series I에서는 사이 다, 탄산수, 이온 음료 등 청량음료를 첨가하는 실험이고, Series H에서는 우유, 유산음료, 두유 등 유제품을, Series HI에서는 맥주, 소주, 막걸리 등 알코올 제품을, Series IV에서는 오렌지 쥬스, 캔커피, 쌀 음료, 강장제 등 기타 음료로 계획하였다.
대상 데이터
- 본 실험의 사용재료로써, 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 잔. 굵은 골재는 충북 청원군 옥산산 강모래와 25mm 부순 굵은 골재를 사용하였으며, 각각의 물리적 성질은 표 3~4와 같다. 첨가제는 국내에서 일반적으로 시판되는 것으로 사용하였다.
- 본 실험의 사용재료로써, 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 잔. 굵은 골재는 충북 청원군 옥산산 강모래와 25mm 부순 굵은 골재를 사용하였으며, 각각의 물리적 성질은 표 3~4와 같다.
이론/모형
- 굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402에 따라 실시하였고, 공기량 시험은 KS F 2421, 단위용적 질량은 KS F 2409의 규정에 따라 실시하였다. 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 실험 계획된 재령에서 KS F 2405 규정에 의거 실시하였다.
- 본 연구의 실험 방법으로 먼저, 콘크리트의 혼합은 강제식 팬 타입 믹서를 사용하여 KS F 8009의 규정에 따라 실시하였다. 굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402에 따라 실시하였고, 공기량 시험은 KS F 2421, 단위용적 질량은 KS F 2409의 규정에 따라 실시하였다. 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 실험 계획된 재령에서 KS F 2405 규정에 의거 실시하였다.
- 본 연구의 실험 방법으로 먼저, 콘크리트의 혼합은 강제식 팬 타입 믹서를 사용하여 KS F 8009의 규정에 따라 실시하였다. 굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402에 따라 실시하였고, 공기량 시험은 KS F 2421, 단위용적 질량은 KS F 2409의 규정에 따라 실시하였다.
성능/효과
- 1) 각종 음료 및 세제류 첨가에 따른 슬럼프는 플레인을 기준으로 두유, 오렌지쥬스, 캔커피 등 일부 입자(분말원료)를 혼입한 음료의 경우 유동성이 저하하는 경향을 나타내며, 기타 음료는 차이가 없거나 약간 증가하는 경향으로 나타났다.
- 2) 공기량은 음료류 종류에 관계없이 4.5 ±1.5%를 만족하며 유사한 경향을 보이고 있으나, 두유 및 캔커피 등 미분말 원료를 사용한 액상 첨가제는 약간 감소하는 것으로 나타났다. 반면, 세제류를 사용한 경우는 10% 이상 크게 증가하는 것으로 나타났다.
- 3) 응결 시간은 당도가 높은 유산음료 및 캔커피, 청량음료의 경우 가장 긴 응결지연 성상을 나타내고 있고, 세제류의 응결 시간은 물비누 첨가시 가장 긴 응결지연 성상을 나타내었다.
- 4) 압축강도는 전반적으로 비슷한 성상을 보이고 있는데, 당도가 높아 다른 첨가제에 비해 응결 시간이 지연된 첨가제의 경우 재령 7, 28일에서는 오히려 증가하는 것으로 나타났고, 세제류는 연행된 공기량에 의하여 각 재령에서 압축강도가 크게 저하하였다.
- SeriesID에서의 지연 성상은 플레인과 공히 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 가장 긴 응결 성상을 보인 제품은 맥주로 첨가시 약 10시간으로 플레인과 비슷한 응결 성상을 보이고 있으며, 소주 및 막걸리의 응결 성상은 약 5, 9시간으로 나타났다.
- SeriesⅡ에 있어서도 가장 큰 지연 성상을 나타낸 것은 당성 분이 가장 높은 유산음료인 것으로 나타났는데, 첨가시 종결은 약 24시간으로 나타났다. 또한 두유의 경우는 약 17시간으로 나타났고, 우유의 경우도 약 11시간인 것으로 나타났다.
- SeriesID에서의 지연 성상은 플레인과 공히 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 가장 긴 응결 성상을 보인 제품은 맥주로 첨가시 약 10시간으로 플레인과 비슷한 응결 성상을 보이고 있으며, 소주 및 막걸리의 응결 성상은 약 5, 9시간으로 나타났다. 이는 미량의 알코올 성분의 경우 굳지 않은 콘크리트의 응결성 상에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.
- 그러나, 두유, 오렌지쥬스, 캔커피 등 일부 입자를 혼입한 음료의 경우는 유동성이 약간 저하하는 것으로 나타났다. 또한, Series V의 경우는 세제의 계면활성 작용으로 인해 플레인에 비해 전반적으로 증가하는 것으로 나타났다.
- 5%를 만족하며 유사한 경향을 보이고 있으나, 맥주를 제외한 소주 및 막걸리 등 알코올 성분이 포함되어 있는 주류제품은 공기량이 약간은 증가하는 경향을 보이고 있다. 또한, 두유 및 캔커피 등 미분말 원료를 사용한 액상 첨가제는 공극 충전에 따라 공기량이 약간은 감소하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이상을 종합해 볼 때, 일부 음료나 세제류가 콘크리트 타설시 혼입 또는 타설 거푸집 면에 쏟아진다면 콘크리트의 변색, 재료 분리, 응결지연균열 및 강도 저하 등에 의해 콘크리트 품질에 심각한 영향을 초래할 수 있으므로 건설 현장에서는 사전에 기능공들에 대한 충분한 교육 및 현장 관리를 통하여 콘크리트 품질 저하를 방지하도록 노력하여야 할 것으로 사료된다.
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