[논문]급냉 제강 슬래그를 이용한 에폭시 수지 모르타르 현장 적용에 관한 기초적 연구

곽은구; 강기웅; 이대경; 배기선; 장원석; 김진만

문제 정의

본 연구에서 사용된 급냉 제강 슬래그는 기존의 서냉 슬래그와 다르게 고속의 공기로 급냉시켜 Free-CaO 화합물이 급속하게 경화되어 유리되지 않기 때문에 팽창에 대한 안정성을 가지고 있고 둥근 입형 특성과 비중이 다른 골재에 비해 높기 때문에 타설 시간이 다른 재료에 비해 짧아 시공성에 유리할 것으로 기대할 수 있다. 이에 본 연구는 급냉 제강 슬래그의 대체율에 따른 수중경화형 에폭시 수지 모르타르의 골재로 대체하여 현장 적용 가능성에 대하여 검토하였다.

제안 방법

실험 인자는 급냉 제강 슬래그(이하 RCSS로 표기함)를 대체율과 성형 조건으로 하였으며, 대체율에 따라 수중 경화형 에폭시 모르타르의 재료 시멘트 함유량을 조정하였다 측정항목으로는 굳지 않은 성상에서 유동성과 O-Lot 시험을 실시하였고, 경화 성상에서는 재령별 압축강도와 휨강도를 측정하였다. 또한 현장 적용성을 검토하기 위하여 깊은 세굴 부위와 10mm 치핑 부위에 대해서 실시하였다.
본 실험은 Table 1과 같이 실시하였다. 실험 인자는 급냉 제강 슬래그(이하 RCSS로 표기함)를 대체율과 성형 조건으로 하였으며, 대체율에 따라 수중 경화형 에폭시 모르타르의 재료 시멘트 함유량을 조정하였다 측정항목으로는 굳지 않은 성상에서 유동성과 O-Lot 시험을 실시하였고, 경화 성상에서는 재령별 압축강도와 휨강도를 측정하였다. 또한 현장 적용성을 검토하기 위하여 깊은 세굴 부위와 10mm 치핑 부위에 대해서 실시하였다.
위 실험 결과를 토대로 분 체계 67%와 급냉 제강 슬래그 대체율 300%에 대해서 현장 적용실험을 실시하였다. 현장 조건과 유사하게 트레미 관 옆면을 10mm 치핑 부위에 타설하는 것으로 거푸집과 손상 부위의 두께는 200iml로 하였다.

대상 데이터

위 실험 결과를 토대로 분 체계 67%와 급냉 제강 슬래그 대체율 300%에 대해서 현장 적용실험을 실시하였다. 현장 조건과 유사하게 트레미 관 옆면을 10mm 치핑 부위에 타설하는 것으로 거푸집과 손상 부위의 두께는 200iml로 하였다. 실험 항목으로는 충전성과 타설 시간을 비교하였는데 실험 결과 대 체율 0%일 때에는 타설 시간이 68초였으나, 300%에서는 67초로 나타났다.

이론/모형

유등성 시험은 KS F 2474 「폴리머 시멘트 모르타르의 슬럼프 시험 방법」, O-Lot 시험은 KS F 2402 「콘크리트의 슬럼프 시험 방법」에 준하였으며, 이는 에폭시 모르타르을 타설 속도를 비교하기 위한 것이다. 압축강도와 휨강도로 KS F 4043 「콘크리트 구조물 보수용 에폭시 모르타르」에 준하였다.
유등성 시험은 KS F 2474 「폴리머 시멘트 모르타르의 슬럼프 시험 방법」, O-Lot 시험은 KS F 2402 「콘크리트의 슬럼프 시험 방법」에 준하였으며, 이는 에폭시 모르타르을 타설 속도를 비교하기 위한 것이다. 압축강도와 휨강도로 KS F 4043 「콘크리트 구조물 보수용 에폭시 모르타르」에 준하였다.

성능/효과

Fig. 3-(a)는 재령별 압축강도로 수중 성형된 시험체를 보면 재령 7일에는 0%일 때 34 MPa를 100%에서는 42MR1 를 보였으며, 대체로 대체율이 증가함에 따라 재령별 압축강도도 증가하는 것으로 나타났다. 성형 조건을 비교해보면 수중에서보다 기중이 강도 증진이 잘 되는 것으로 보였으며, 그 이유는 기중과 수중의 온도 차이로 인하여 에폭시 모르타르의 경화에 영향을 준 것으로 나타났다.
Fig. 3-(b) 는 재령별 휨강도로 수중 성형된 시험체를 보면 재령 7일에 대해서는 0%일 때 用를 100%에서는 13晰를 보였으며, 대체율이 증가함에 따라 휨강도도 증가하는 것으로 나타났다.
1) 본 실험 범위에서는 중량 대체로 급냉 저】강 슬래그 대체율이 증가함에 따라 유동성이 증진되고 0-lot 실험 시간도 줄어드는 것으로 나타났다. 경화 성상에서는 대체율 증가에 따라 압축강도 및 휨강도도 증가하는 것으로 나타났다.
2) 본 실험 범위 내에서는 기존 배합을 사용하는 것보다 분체계 67%, 급냉 제강 슬래그 대체율 300% 일 경우가 가장 적절한 배합 조건으로 나타났다.
1) 본 실험 범위에서는 중량 대체로 급냉 저】강 슬래그 대체율이 증가함에 따라 유동성이 증진되고 0-lot 실험 시간도 줄어드는 것으로 나타났다. 경화 성상에서는 대체율 증가에 따라 압축강도 및 휨강도도 증가하는 것으로 나타났다.
2-(1) 는 성형 조건별 유동성 시험의 결과로 기본 배합(a)은 유동성이 20cm의 범위로 나타났고, 급냉 제강 슬래그 대체율 100%(b)로 유동성이 기본 배합보다 2cm 정도 증가하는 것으로 보였다. 대체로 급냉 제강 슬래그의 양이 증가하여도 일정한 유동성이 나타났으며 성형 조건별로 보면 수중에서의 유동성이 기중에 비해 떨어지는 것으로 보였다. 이는 수중에서 유동성이 부력에 의해 에폭시 모르타르의 중력을 감소시키는 것과 유체 저항성에 기인하여 나타난 것으로 사료된다.
2-(2) 는 OTot 시험 결과 기본 배합(a)은 75초이고 대체율 100%(b)은 32초로 두 배 정도 차이가 나타났다. 또한 분 체계를 중량비 3%로 고정한 후 대체율을 증가시킨 결과 유하 시간도 증가하였고 중량비 4%로 고정한 후 대체율을 증가시킨 결과 10초 정도 감소하였다.
3-(a)는 재령별 압축강도로 수중 성형된 시험체를 보면 재령 7일에는 0%일 때 34 MPa를 100%에서는 42MR1 를 보였으며, 대체로 대체율이 증가함에 따라 재령별 압축강도도 증가하는 것으로 나타났다. 성형 조건을 비교해보면 수중에서보다 기중이 강도 증진이 잘 되는 것으로 보였으며, 그 이유는 기중과 수중의 온도 차이로 인하여 에폭시 모르타르의 경화에 영향을 준 것으로 나타났다. Fig.
현장 조건과 유사하게 트레미 관 옆면을 10mm 치핑 부위에 타설하는 것으로 거푸집과 손상 부위의 두께는 200iml로 하였다. 실험 항목으로는 충전성과 타설 시간을 비교하였는데 실험 결과 대 체율 0%일 때에는 타설 시간이 68초였으나, 300%에서는 67초로 나타났다. 충전 성을 보면 일반 골재에 비해 급냉 제강 슬래그가 구형이기 때문에 균일하게 충전되는 것으로 나타났다.
실험 항목으로는 충전성과 타설 시간을 비교하였는데 실험 결과 대 체율 0%일 때에는 타설 시간이 68초였으나, 300%에서는 67초로 나타났다. 충전 성을 보면 일반 골재에 비해 급냉 제강 슬래그가 구형이기 때문에 균일하게 충전되는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구에서 사용된 급냉 제강 슬래그는 기존의 서냉 슬래그와 다르게 고속의 공기로 급냉시켜 Free-CaO 화합물이 급속하게 경화되어 유리되지 않기 때문에 팽창에 대한 안정성을 가지고 있고 둥근 입형 특성과 비중이 다른 골재에 비해 높기 때문에 타설 시간이 다른 재료에 비해 짧아 시공성에 유리할 것으로 기대할 수 있다. 이에 본 연구는 급냉 제강 슬래그의 대체율에 따른 수중경화형 에폭시 수지 모르타르의 골재로 대체하여 현장 적용 가능성에 대하여 검토하였다.

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급냉 제강 슬래그를 이용한 에폭시 수지 모르타르 현장 적용에 관한 기초적 연구
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