[논문]고강도 콘크리트의 단위수량 신속 측정기법별 배합요인에 따른 성능 검토에 관한 연구

윤섭; 정영민; 정용

문제 정의

따라서 본 연구에서는 레미콘 품질관리를 위한 단위수량 신속 측정법 구축을 위하여 현재 가장 많은 연구가 진행되고 있는 단위용적질량법과 정전용량법에 대하여 고강도 범위에서 잔골재의 종류 및 단위수량 변화에 따른 단위수량 측정 신뢰성에 대하여 비교․분석하여, 고강도 범위에서 단위수량 신속 측정법의 적용가능성을 검토하고자 한다.
본 연구에서는 단위수량 신속측정법인 단위용적질량법과 정전용량법에 대하여 고강도 범위에서 배합요인에 따른 단위수량 측정 신뢰성을 검토하였는데, 실험결과는 다음과 같다.

제안 방법

먼저, 단위수량 신속 측정방법은 정전용량법과 단위용적질량법으로 단위수량을 측정하도록 하였다. 배합요인은 고강도 범위인 W/B 35%를 대상으로, 잔골재의 종류를 세척사 100%, 부순모래 100%, 세척사 50%+부순모래 50%로 3수준으로 정한 다음, 결합재는 시멘트에 대하여 플라이애쉬(이하 F/A)를 15%를 치환하고, 단위수량을 155, 165, 175, 185의 4수준으로 변화시켜 총 12배치 실험계획하였다.
먼저, 단위수량 신속 측정방법은 정전용량법과 단위용적질량법으로 단위수량을 측정하도록 하였다. 배합요인은 고강도 범위인 W/B 35%를 대상으로, 잔골재의 종류를 세척사 100%, 부순모래 100%, 세척사 50%+부순모래 50%로 3수준으로 정한 다음, 결합재는 시멘트에 대하여 플라이애쉬(이하 F/A)를 15%를 치환하고, 단위수량을 155, 165, 175, 185의 4수준으로 변화시켜 총 12배치 실험계획하였다. 이때 슬럼프는 단위수량에 따라 80, 120, 150, 180mm가 되도록 하였고, 목표 공기량은 3.
5%를 만족하도록 배합설계하였다. 실험사항으로 굳지않은 콘크리트는 슬럼프, 공기량 및 단위수량을 측정하도록 하였고, 경화 콘크리트는 계획된 재령에 따라 압축강도를 측정하였다.
이때 슬럼프는 단위수량에 따라 80, 120, 150, 180mm가 되도록 하였고, 목표 공기량은 3.5±1.5%를 만족하도록 배합설계하였다.

대상 데이터

25g/cm³, 분말도 : 4,478cm²/g)을 사용하였다. AE제는 빈졸계를 사용하였고, 고성능감수제는 국내산 D사의 나프탈렌계를 사용하였다.
본 연구에서 사용한 시멘트는 국내 A사의 보통 포틀랜드 시멘트(밀도 : 3.16g/cm³, 분말도 : 3,438cm²/g)를 사용하였고, 잔골재는 북인천산 세척사(밀도 : 2.61g/cm³, 조립율 : 2.77)와 남양산 부순모래(밀도 : 2.63g/cm³, 조립율 : 2.81)를 사용하였으며, 굵은 골재는 남양산(밀도 : 2.63g/cm³, 조립율 : 6.98)을 사용하였다. 혼화재료로 플라이애쉬는 분급 정제된 당진 화력산(밀도 : 2.
98)을 사용하였다. 혼화재료로 플라이애쉬는 분급 정제된 당진 화력산(밀도 : 2.25g/cm³, 분말도 : 4,478cm²/g)을 사용하였다. AE제는 빈졸계를 사용하였고, 고성능감수제는 국내산 D사의 나프탈렌계를 사용하였다.

이론/모형

굳지 않은 콘크리트의 혼합은 강제식 팬타입 믹서를 사용하였다. 굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402의 규정에 의거 측정하였고, 공기량은 KS F 2421의 공기실 압력법에 의해 측정하였다. 단위수량 측정은 각 방법별 제품 카달로그를 참고하여 측정하였으며, 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 KS F 2405의 규정에 의거 측정하였다.
굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402의 규정에 의거 측정하였고, 공기량은 KS F 2421의 공기실 압력법에 의해 측정하였다. 단위수량 측정은 각 방법별 제품 카달로그를 참고하여 측정하였으며, 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 KS F 2405의 규정에 의거 측정하였다.

성능/효과

(1) 고강도 범위인 W/B=35%에서 단위수량 측정기법별 단위수량 측정 신뢰성을 검토한 결과, 정전용량법은 측정오차의 평균이 23.0 kg/m³으로 설계값보다 크게 측정되었고, 단위 용적질량법은 측정오차 평균이 -9.6kg/m³으로 설계값보다 적게 측정되는 것으로 나타났다.
(2) 배합 요인별 측정오차는 정전용량법과 단위용적질량법 모두 잔골재 종류에 따라 측정값에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 설계수량 변화에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
단위수량 155, 165, 175, 185kg/m3에 대하여 목표 슬럼프를 80, 120, 150, 180mm와 목표 공기량 3.5±1.5%를 만족하도록 고성능감수제 및 AE제량을 변경시켜 배합설계하였으므로, 각 배합별 목표 슬럼프 및 목표 공기량은 모두 만족하는 것으로 나타났다.
단위용적질량법은 측정오차 평균이 설계수량보다 -9.6kg/m³정도 적게 측정되는 경향으로 나타났다. 측정 오차의 최대치가 -19.
그림 1은 각 배합요인별 단위수량 측정 결과를 나타낸 것이다. 본 연구에서 사용된 굳지않은 콘크리트의 단위수량 측정기법인 정전용량법과 단위용적질량법 모두 배합요인에 상관없이 설계단위수량이 변화함에 따라 같은 경향으로 단위수량이 측정되는 것으로 나타났고, 또한 전반적으로 정전용량법이 단위용적질량법에 비하여 단위수량이 높게 측정되는 경향이 나타났다.
정전용량법과 단위용적질량법 모두 잔골재의 종류가 측정값에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 정정용량법의 경우, 그 측정원리가 각 재료의 유전율의 차이에 인한 것으로 세척사와 부순모래간의 염화물량 등의 차이에 의한 것으로 판단되고, 단위용적질량법의 경우는 그 측정원리가 재료의 밀도차이에 의해 측정하는 것으로 국내산 잔골재의 밀도, 흡수율 등의 기초물성이 일본 골재의 물성과 다르기 때문인 것으로 판단된다.
정전용량법의 경우, 전반적으로 측정오차 평균이 설계수량보다 23.0kg/m³정도 크게 측정되는 경향으로 나타났다. 또한 측정오차 최대치가 35.

후속연구

(3) 단위수량 신속측정법을 실무에 도입하기 위해서는 측정값과 설계값간의 차이가 많이 발생하였으므로, 시멘트, 골재, 고성능감수제등 재료요인에 대한 심도있는 연구가 필요한 것으로 판단된다.

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