실리카 퓸의 첨가량에 따른 UHPC의 강도와 내부조직에 미치는 영향에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on the Effect on Strength and Internal Structure for UHPC by Silics Fume Replacement Ratio원문보기
UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.
UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.
Silica fume is a very important gradient in UHPC(Ultra High Performance Concrete) and its amount is normally over 25% of cement(wt.%). But we surely need to comprehend the influence of the amount of silica fume on the UHPC. In this paper, it was investigated how the amount of silica fume influence o...
Silica fume is a very important gradient in UHPC(Ultra High Performance Concrete) and its amount is normally over 25% of cement(wt.%). But we surely need to comprehend the influence of the amount of silica fume on the UHPC. In this paper, it was investigated how the amount of silica fume influence on the properties such as fluidity, compressive strength, elastic modulus, and flexural strength. Furthermore, it was examined the internal micro structure on UHPC through the test of SEM and MIP. In results, If we properly use silica fume in UHPC, fluidity and strength of UHPC was increased. It can be ascertained through the test of MIP that silica fume effectively increased density of UHPC by posolanic reaction and acting as filler. Especially, In case of Cement to silica fume ratio$0.1{\sim}0.25%$, we can be concluded that UHPC has similar to mechanical property.
Silica fume is a very important gradient in UHPC(Ultra High Performance Concrete) and its amount is normally over 25% of cement(wt.%). But we surely need to comprehend the influence of the amount of silica fume on the UHPC. In this paper, it was investigated how the amount of silica fume influence on the properties such as fluidity, compressive strength, elastic modulus, and flexural strength. Furthermore, it was examined the internal micro structure on UHPC through the test of SEM and MIP. In results, If we properly use silica fume in UHPC, fluidity and strength of UHPC was increased. It can be ascertained through the test of MIP that silica fume effectively increased density of UHPC by posolanic reaction and acting as filler. Especially, In case of Cement to silica fume ratio$0.1{\sim}0.25%$, we can be concluded that UHPC has similar to mechanical property.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 UHPC에 실리카 퓸이 미치는 영향을 파악하기 위하여 실리카 퓸의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성을 검토하였고 내부조직을 관찰하기 위하여 SEM 촬영 및 MIP 시험을 실시하였다.
본 연구는 UHPC를 제조함에 있어 실리카 흄의 사용량에 따른 영향을 파악하기 위하여 UHPC의 유동성에 미치는 영향과 압축강도 및 휨강도 발현, SEM 및 MIP 실험을 통한 내부조직 등을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다.
제안 방법
SEM 및 MIP 측정용 시편은 압축강도 시험을 실시한 UHPC에 대해 5～10mm 크기로 채취하여 1일정도 아세톤에 침지시켜 시멘트 경화체의 수화를 정지시킨 후 40℃에서 1일 정도 건조시킨 후 각 실험용도에 맞게 가공처리하여 측정하였다.
UHPC의 휨강도는 그림 1에 나타낸 바와 같이 시험체 중앙부에 노치(notch)낸 보 공시체를 만들어 (3)과 같은 양생과정을 거쳐 4점 재하실험으로 측정하였으며 공시체 5개의 평균값이다.
본 연구에 사용된 UHPC 배합설계는 표 1과 같이 시멘트량을 기준으로 다른 구성재료의 상대적인 비로 설정하였다.
온도 20℃, 상대습도 65%가 되는 조건에서 습윤양생을 1일간 실시한 후 공시체를 탈형하고, 그 후 온도 90±2℃ 의 고온수중양생을 3일 동안 실시한 후 20℃에서 상대습도 65% 유지된 상태에서 3일간 양생 후 압축강도 및 휨강도를 측정하였다.
대상 데이터
강섬유는 인장강도 2,500MPa, 직경 0.2㎜, 길이 13㎜, 형상계수 65의 고탄성 강섬유를 사용하였다.
고성능 감수제는 폴리칼본산계로 밀도 1.01g/㎤의 암갈색 액상형태를 사용하였다.
본 실험에 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트이며 혼화재는 비표면적 약 200,000cm2/g을 갖는 실리카 퓸을 사용하였다.
잔골재는 0.5mm 이하의 모래를 사용하였고, 굵은 골재는 사용하지 않았다. 잔골재는 밀도 2.
충전재는 입자들의 평균 크기가 약 2㎛이고 밀도 2.65g/㎤, SiO2성분 99%이상인 재료를 사용하였다.
이론/모형
UHPC의 압축강도는 Φ100×200㎜ 크기의 공시체를 만들어 (3)과 같은 양생과정을 거쳐 KS L 2405에 준하여 측정하였으며, 압축강도 값은 공시체 6개의 평균값이다.
배합된 UHPC의 유동성을 평가하기 위하여 KS L 5105에서 제시된 시험기구를 이용하여 플로우치로 측정하였다.
성능/효과
본 연구는 UHPC를 제조함에 있어 실리카 흄의 사용량에 따른 영향을 파악하기 위하여 UHPC의 유동성에 미치는 영향과 압축강도 및 휨강도 발현, SEM 및 MIP 실험을 통한 내부조직 등을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 10～25% 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.
03～10㎛의 범위에 대한 공극량과 압축강도의 관계를 그림 5에 나타내었다. 실리카 퓸의 첨가량이 25%까지는 공극량이 감소하며 이에 따라 압축강도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 알 수 있으며 이에 내구성도 향상될 것으로 판단된다.
후속연구
UHPC에 포함된 모래 및 충전재의 영향으로 SiO2성분의 석영질의 결정체가 대부분 관찰되어 Ca(OH)2등의 수화물의 존재유무를 파악하기는 어렵지만 혼입율이 증가할수록 내부조직의 공극이 메워져 보다 밀실해 지는 것을 알 수 있다. 실리카 퓸의 혼입율에 따른 수화물질의 영향을 파악하기 위해서는 시멘트와 실리카 퓸만을 혼입한 페이스트 상태에서 관찰하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.