본 연구는 100년 내구수명을 갖는 해양 콘크리트의 배합설계를 위한 단계에서 실시된 물성 시험값을 제시하였다. 배합설계시에 검토한 시멘트는 삼성분계시멘트와 고로슬래그시멘트의 두 가지 종류였으며, 삼성분계시멘트는 1종시멘트(OPC), 고로슬래그(BSF) 그리고 플라이애쉬(FA)의 세 가지를 혼입한 것이며, 그 혼합비로 네 가지(35:45:20, 30:35:35, 30:40:30, 35:40:25)를 변수로 하였고, 고로슬래그시멘트는 1종시멘트에 고로슬래그의 치환율을 세 가지( 40%, 50%, 60%)를 변수로 하였다. 주요 검토 사항으로는 제1종시멘트와 고로슬래그 그리고 플라이애쉬를 사용한 삼성분계시멘트를 이용한 콘크리트 배합과 고로슬래그시멘트를 이용한 콘크리트 배합에 대하여, 염해환경하에서 내구수명 100년을 확보할 수 있도록 콘크리트의 최종 배합비를 결정하기 위하여 기본 물성시험(슬럼프, 공기량. 강도 등) 및 염소이온확산계수실험(NT Build 492)을 수행하였다. 그 결과로부터 100년 내구수명을 확보할 수 있는 콘크리트의 배합을 결정하였으며 또한 다른 프로젝트에서 참고 자료로 활용할 수 있는 사항들을 제시하고자 하였다.
본 연구는 100년 내구수명을 갖는 해양 콘크리트의 배합설계를 위한 단계에서 실시된 물성 시험값을 제시하였다. 배합설계시에 검토한 시멘트는 삼성분계시멘트와 고로슬래그시멘트의 두 가지 종류였으며, 삼성분계시멘트는 1종시멘트(OPC), 고로슬래그(BSF) 그리고 플라이애쉬(FA)의 세 가지를 혼입한 것이며, 그 혼합비로 네 가지(35:45:20, 30:35:35, 30:40:30, 35:40:25)를 변수로 하였고, 고로슬래그시멘트는 1종시멘트에 고로슬래그의 치환율을 세 가지( 40%, 50%, 60%)를 변수로 하였다. 주요 검토 사항으로는 제1종시멘트와 고로슬래그 그리고 플라이애쉬를 사용한 삼성분계시멘트를 이용한 콘크리트 배합과 고로슬래그시멘트를 이용한 콘크리트 배합에 대하여, 염해환경하에서 내구수명 100년을 확보할 수 있도록 콘크리트의 최종 배합비를 결정하기 위하여 기본 물성시험(슬럼프, 공기량. 강도 등) 및 염소이온확산계수실험(NT Build 492)을 수행하였다. 그 결과로부터 100년 내구수명을 확보할 수 있는 콘크리트의 배합을 결정하였으며 또한 다른 프로젝트에서 참고 자료로 활용할 수 있는 사항들을 제시하고자 하였다.
This study shows some results of concrete mixing design has 100 years life time. The ratios of ternary blended cement are 4 types. the ratios of blast furnace slag cement are 3 types. In this case study, 40%, 50% and 60% replacement ratio of blast furnace slag(BSF) to OPC are used, also 35:45:20, 30...
This study shows some results of concrete mixing design has 100 years life time. The ratios of ternary blended cement are 4 types. the ratios of blast furnace slag cement are 3 types. In this case study, 40%, 50% and 60% replacement ratio of blast furnace slag(BSF) to OPC are used, also 35:45:20, 30:35:35, 30:40:30 and 35:40:25 ratio of OPC:BSF:FA are used. The mixing design tests include slump, air content, compressive strength and thermal properties of concrete. The compressive strength tests are executed at the age of 3, 7, 28, 56, and 91 days. The coefficient of chloride diffusion is determined by NT Build 492 method. The purpose of this study is to shows the results of case studies as the ratio of blended cement varies.
This study shows some results of concrete mixing design has 100 years life time. The ratios of ternary blended cement are 4 types. the ratios of blast furnace slag cement are 3 types. In this case study, 40%, 50% and 60% replacement ratio of blast furnace slag(BSF) to OPC are used, also 35:45:20, 30:35:35, 30:40:30 and 35:40:25 ratio of OPC:BSF:FA are used. The mixing design tests include slump, air content, compressive strength and thermal properties of concrete. The compressive strength tests are executed at the age of 3, 7, 28, 56, and 91 days. The coefficient of chloride diffusion is determined by NT Build 492 method. The purpose of this study is to shows the results of case studies as the ratio of blended cement varies.
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문제 정의
본 연구에서 내구성 100년을 만족하는 배합을 결정하고자 수행한 다양한 혼합시멘트를 이용한 콘크리트의 특성 실험 사례를 통하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
본 연구에서는 제1종시멘트(OPC)와 고로슬래그(BSF) 그리고 플라이애쉬(FA)를 사용한 콘크리트 배합의 염해에 대한 내구수명 100년을 확보할 수 있는 콘크리트 배합을 결정하기 위하여 기본 물성시 험 및 염소이온 확산 실험을 실시하였으며, 이로부터 100년 내구수명을 확보할 수 있는 콘크리트의 배합을 결정한 사례를 다루고자 한다.
제안 방법
또한 각 배합의 발열특성 확인을 위하여 단열온도상승시험을 실시하였다.
본 연구에서는 각각의 혼합시멘트에 대하여 예비 실험을 수행하여 목표 슬럼프 18±2.5cm, 공기량 4.5±1.5%를 만족하는 배합을 결정한 표 3의 배합비를 이용하여 각각의 특성실험을 수행하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 1종시멘트와 국내 K 제철소의 3종 고로슬래그, D 화력발전소의 플라이애쉬를 사용 하였으며, 그 기본물성은 표 1~표 2에 나타내었다.
이론/모형
슬럼프시험, 공기량시를험, 압축강도(3일, 7일, 28일, 56일, 91일) 시험은 KS 시험규격에 준하여하였으며, 염소이온 확산계수 실험(28일, 56일, 91일)은 NT Build 492에 준하여 수행하였다.
성능/효과
1) 고로슬래그 배합은 재령 28일에서 고로슬래그 치환율이 50%인 경우에 염소이온확산계수가 가 장 작았으며, 삼성분 배합은 OPC:BSF:FA가 30:40:30인 배합이 가장 작은 값을 나타내었다.
2) 재령이 56일 91일로 증가함에 따라 OPC:BSF:FA가 30:35:35의 염소이온확산계수가 현저히 감소하여 가장 작았으며, 고로슬래그 배합은 치환율 50%인 경우가 가장 작은 값을 나타내었다.
3) 단열온도상승시험에서는 고로슬래그 배합은 치환율이 클수록 단열온도상승량(#)이 작았고 온도상승속도 정수(γ) 또한 작게 나타났다.
4) 삼성분계 배합이 고로슬래그 배합보다 단열온도상승량(#)이 작게 나타나 대규모 구조물의 시 공시에는 삼성분계 배합이 고로슬래그 시멘트 배합보다 온도발현특성에서 우위에 있다고 할 수 있다.
단열온도 상승시험 결과 고로슬래그 배합의 경우에는 고로슬래그 치환율이 클수록 최대단열온도상승량(Q∞)이 작았으며 발열속도계수(α) 또한 작은 결과를 보였다.
또한 목표설계강도 35MPa을 크게 상회 하는 것으로 나타나, 설계 압축강도 기준만을 고려하는 경우는 단위시멘트량의 감소가 가능한 것으로 나타났다.
굳지 않은 콘크리트의 기본 물성과 압축강도 발현 특성은 표 4에 나타내었다. 표 4에서 알 수 있듯이 목표슬럼프 및 공기량은 모두 만족하는 것으로 나타났다. 또한 목표설계강도 35MPa을 크게 상회 하는 것으로 나타나, 설계 압축강도 기준만을 고려하는 경우는 단위시멘트량의 감소가 가능한 것으로 나타났다.
표 5에서 알 수 있듯이 삼성분계시멘트 배합이 고로슬래그 시멘트 배합보다 최대단열온도상승량이 작게 나타나고 있으므로 온도발현특성에서 대규모 구조물의 시공시에는 삼성분계 배합이 고로슬래그 시멘트 배합보다 유리하다고 할 수 있다.
후속연구
6) 본 연구를 통하여 강도와 염소이온확산계수 모두 만족할 수 있는 100년 수명 콘크리트를 확인 하였으며, 이는 향후 국내 다른 project의 배합결정에 유용한 자료로 활용될 수 있읅 것이다.
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