[논문]기포제를 사용한 구조용 경량 콘크리트의 개발에 관한 실험적 연구

최민철; 이한승; 태성호

[국내논문] 기포제를 사용한 구조용 경량 콘크리트의 개발에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Development of Structural Lightweight Concrete using Foam Agent 원문보기

최민철 (한양대학교 대학원 건축공학과) , 이한승 (한양대학교 공학대학 건축학부) , 태성호 (한양대학교 초대형 구조시스템 연구센터)

The existing structural lightweight concrete is almost manufactured by using lightweight aggregate. But most of a lightweight aggregate depends on income, it is wholly lacking domestic utilizer. So in this study we investigate the developmental possibility of structural lightweight concrete using only the aggregate of the general concrete and foam agent. As the result of experiments this paper confirmed the possibility of development of structural lightweight concrete which shows compressive strength 210kgf/$cm^{2}$ and specific gravity 1.8 t/$m^{3}$ using only foam agent

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문제 정의

본 연구에서는 이러한 배경하에 [그림 1]과 같은 개념으로 일반 골재를 사용하고 여기에 기포제를 혼입한 구조용 경량 콘크리트를 개발하는 실험적 연구를 수행하여 그 개발 가능성을 검토하였다.

제안 방법

[표 1] 에 실험 인자 및 수준과 실험 공통사항을 나타낸다. 기포제 혼입에 의하여 콘크리트의 강도가 급격히 감소하는 것이 예상되므로, Base 콘크리트는 W/B 20%의 초고강도 콘크리트로 하여 매트릭스의 강도를 높이는 계획을 하였다. 구조용 경량 콘크리트의 단위중량은 기포제 첨가량을 달리하여 4수 준으로 설정하였다.
실험체는 기 포제 첨가량에 따라 콘크리트 단위중량을 4종류로 구분하고, 재령 3일, 14일, 28일에서 압축강도시험 을 실시하였고 총48개의 시험편을 제작하였다. 배합과정에서 재료분리 현상의 유무를 확인하고 워커 빌리티를 측정하였다.
본 실험에서는 건비빔 후 혼화제와 물을 투입하여 60초간 믹싱한 후, 기포제를 첨가하여 다시 60 초, 총 2분간 믹싱을 실시하고 Fresh 콘크리트의 단위 중량을 측정하였다.

대상 데이터

(1) 시멘트 : KS L5201 규정에 적합한 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였다.
(2) 골 재 : 잔골재는 비중 2.60인 세척사, 굵은골재는 비중 2.67인 쇄석을 사용하였다.
본 연구의 실험시편의 형상은 일반 압축강도실험용 몰드 4 > 10cm x 20m를 사용하였다. 실험체는 기 포제 첨가량에 따라 콘크리트 단위중량을 4종류로 구분하고, 재령 3일, 14일, 28일에서 압축강도시험 을 실시하였고 총48개의 시험편을 제작하였다.
본 연구의 실험시편의 형상은 일반 압축강도실험용 몰드 4 > 10cm x 20m를 사용하였다. 실험체는 기 포제 첨가량에 따라 콘크리트 단위중량을 4종류로 구분하고, 재령 3일, 14일, 28일에서 압축강도시험 을 실시하였고 총48개의 시험편을 제작하였다. 배합과정에서 재료분리 현상의 유무를 확인하고 워커 빌리티를 측정하였다.

성능/효과

0 x 10⁵kgf/cm²로써 높은 탄성계수를 발휘하였다. 따라서, 기포제를 혼입한 경우도 충분한 구조용 경량 콘크리트로써의 물성을 확보 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
재령 28일에서 기건 비중이 1.85, 압축 강도는 약 210kgf/cm²의 구조용 경량 콘크리트 개발이 가능함을 실험을 통하여 알 수 있었으며, 비중과 압축강도와의 관계를 회귀한 것으로 비중과 압축강도와 의 사이에는 f_ck=1.5e^5r(kgf/cm²)의 매우 높은 상관관계가 있어, 기포콘크리트의 비중으로부터 압축 강도를 추정하는 것이 가능하다. 또한, 기포제혼입 경량 콘크리트의 압축 강도와 탄성계수 관계로부터, 보통 중량 강도와 비교한 경우, 동일 압축 강도에서는 기포제혼입 경량 콘크리트도 유사한 탄성계수를 가짐을 알 수 있어, 기포제혼입에 의해 경량화를 도모해도 탄성계수는 크게 저하하지 않는 것을 알 수 있었다.
5e^5r(kgf/cm²)의 매우 높은 상관관계가 있어, 기포콘크리트의 비중으로부터 압축 강도를 추정하는 것이 가능하다. 또한, 기포제혼입 경량 콘크리트의 압축 강도와 탄성계수 관계로부터, 보통 중량 강도와 비교한 경우, 동일 압축 강도에서는 기포제혼입 경량 콘크리트도 유사한 탄성계수를 가짐을 알 수 있어, 기포제혼입에 의해 경량화를 도모해도 탄성계수는 크게 저하하지 않는 것을 알 수 있었다. 그 무, 베이스 콘트리트의 강도를 높여서 단위 중량 1.

후속연구

또한, 기포제혼입 경량 콘크리트의 압축 강도와 탄성계수 관계로부터, 보통 중량 강도와 비교한 경우, 동일 압축 강도에서는 기포제혼입 경량 콘크리트도 유사한 탄성계수를 가짐을 알 수 있어, 기포제혼입에 의해 경량화를 도모해도 탄성계수는 크게 저하하지 않는 것을 알 수 있었다. 그 무, 베이스 콘트리트의 강도를 높여서 단위 중량 1.8t/m²에서 안정적인 210kgf/cm²를 확보할 수 있는 방향으로 연구를 발전시킬 예정이다.

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