우리나라의 경우 매년 전국적으로 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 대부분이므로 거의 모든 지역의 콘크리트가 반복되는 동결융해의 피해를 입고 있다고 볼 수 있다. 이러한 동결융해의 반복에 대한 콘크리트의 내구성은 콘크리트의 공기량과 매우 관계가 깊다. 따라서, 현재 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성을 향상시키기 위해 AE제 등을 사용하고 있으며 콘크리트의 기포간극계수를 $250{\mu}m$ 이하로 권장하고 있다. 외국의 경우도 마찬가지로 AE제 및 감수제에 관한 품질규격에서 기포간극계수를 캐나다의 경우 각각 $200{\mu}m$ 이하 및 $230{\mu}m$ 이하로 규정하고 있으며 일본학회에서도 기포간극계수 $250{\mu}m$ 이하가 적당하다고 보고되고 있다. 또한, 융설제와 동결융해의 복합작용에 의해 콘크리트의 스켈링 저항성을 향상시키는 데에도 일반 동해와 마찬가지로 공기량이 상당히 중요하다고 알려져 있다. 따라서, 반복되는 동결융해에 의한 동해를 동시에 받는 복합열화 환경하에 있는 일반콘크리트의 내구성에 크게 영향을 미치는 인자로 알려져 있는 공기량에 따른 동결융해 내구성을 알아보고자 Non AE(공기량 1.5%), AE(공기량 4.5%, 7.2%) 콘크리트를 통해 동결융해에 따른 상대동탄성계수와 중량감소율, 스켈링 저항성 및 공극특성을 비교검토 하였다.
우리나라의 경우 매년 전국적으로 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 대부분이므로 거의 모든 지역의 콘크리트가 반복되는 동결융해의 피해를 입고 있다고 볼 수 있다. 이러한 동결융해의 반복에 대한 콘크리트의 내구성은 콘크리트의 공기량과 매우 관계가 깊다. 따라서, 현재 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성을 향상시키기 위해 AE제 등을 사용하고 있으며 콘크리트의 기포간극계수를 $250{\mu}m$ 이하로 권장하고 있다. 외국의 경우도 마찬가지로 AE제 및 감수제에 관한 품질규격에서 기포간극계수를 캐나다의 경우 각각 $200{\mu}m$ 이하 및 $230{\mu}m$ 이하로 규정하고 있으며 일본학회에서도 기포간극계수 $250{\mu}m$ 이하가 적당하다고 보고되고 있다. 또한, 융설제와 동결융해의 복합작용에 의해 콘크리트의 스켈링 저항성을 향상시키는 데에도 일반 동해와 마찬가지로 공기량이 상당히 중요하다고 알려져 있다. 따라서, 반복되는 동결융해에 의한 동해를 동시에 받는 복합열화 환경하에 있는 일반콘크리트의 내구성에 크게 영향을 미치는 인자로 알려져 있는 공기량에 따른 동결융해 내구성을 알아보고자 Non AE(공기량 1.5%), AE(공기량 4.5%, 7.2%) 콘크리트를 통해 동결융해에 따른 상대동탄성계수와 중량감소율, 스켈링 저항성 및 공극특성을 비교검토 하였다.
Domestic area of most be happened chloride deicer damage. Because daily mean temperature is below 0$^{\circ}C$ from the area of domestic most. Concrete durability influence Air Content. Presently, We used to AE(air-entraining agent) for increase freeze-thaw durability. So, on concrete Air...
Domestic area of most be happened chloride deicer damage. Because daily mean temperature is below 0$^{\circ}C$ from the area of domestic most. Concrete durability influence Air Content. Presently, We used to AE(air-entraining agent) for increase freeze-thaw durability. So, on concrete Air Spacing ratio used $200{\mu}m{\sim}230{\mu}m$ in Canada and under $250{\mu}m$ in Japan institution. Use of Air content has been and will continue to be a major part of concrete durability and scaling. Chloride-containing chemicals such as calcium chloride or rock salt are main deicers for the road. The prepared optimum mix concrete in this study show that freeze-thaw and scaling resistance of Non-AE(air content 1.5%) and AE (air content 4.5%, 7.2%). Solution concentrations of deicing agent were good result, and the pore system and change of hydration products is not difference comparing before freeze-thaw test.
Domestic area of most be happened chloride deicer damage. Because daily mean temperature is below 0$^{\circ}C$ from the area of domestic most. Concrete durability influence Air Content. Presently, We used to AE(air-entraining agent) for increase freeze-thaw durability. So, on concrete Air Spacing ratio used $200{\mu}m{\sim}230{\mu}m$ in Canada and under $250{\mu}m$ in Japan institution. Use of Air content has been and will continue to be a major part of concrete durability and scaling. Chloride-containing chemicals such as calcium chloride or rock salt are main deicers for the road. The prepared optimum mix concrete in this study show that freeze-thaw and scaling resistance of Non-AE(air content 1.5%) and AE (air content 4.5%, 7.2%). Solution concentrations of deicing agent were good result, and the pore system and change of hydration products is not difference comparing before freeze-thaw test.
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제안 방법
콘크리트 경화체 내부의 공극 측정은 동결융해 시험 전후의 기공율을 분석하였다. 세공특성 평가는 수은압입법(Model : AUTOPORE II 9220,마이크로메릭티스사)에 의한 방법으로서 수은을 셀과 시료에 압입하고 그 때 압력과 압입한 수은의 용적을 측정하여 압입을 바꾸어 대기압까지 사이에서 수십회로 나누어 실시한 후 시료의 용기를 고압실에 세트하고 압력을 증가시켜 4300 kgf/cm2 까지 압입하고 압력과 수은의 용적을 기록하였다.
스켈링 저항성 시험은 30×30×10cm 크기의 콘크리트 시편에 폭 및 두께가 1×1cm인 고무재질 다이크를 설치한 후 ASTM C 672에 의거하여 실시하였고, 7, 14, 28, 42, 56사이클에서의 콘크리트 표면 박리량을 중량 손실량으로 측정하였다.
2%의 3종류, 물-시멘트비는 45%로 일정하게 하였고, 동결융해 싸이클에 따른 상대 동탄성계수 및 중량 감소율, 스켈링 저항성을 측정하였고, 동결융해 전후의 기공율을 조사하였으며 단위수량은 모두 155kg/㎥로 일정하게 하였다. 실제 측정 공기량은 각각 5.5, 5.1, 5.0% 였고, 28일 수중양생 후 동결융해 싸이클에 따른 상대 동탄성계수 및 중량 감소율을 측정 하였다.
동결융해 싸이클은 7시간 동안 16℃에서 0℃로 떨어뜨리고, 0℃에서 -10℃로 5시간 떨어뜨리고, 4시간 동안 -10℃에서 동결, 8시간 동안 -10℃에서 16℃로 상승시킨 것을 1 싸이클로 하였다. 콘크리트 경화체 내부의 공극 측정은 동결융해 시험 전후의 기공율을 분석하였다. 세공특성 평가는 수은압입법(Model : AUTOPORE II 9220,마이크로메릭티스사)에 의한 방법으로서 수은을 셀과 시료에 압입하고 그 때 압력과 압입한 수은의 용적을 측정하여 압입을 바꾸어 대기압까지 사이에서 수십회로 나누어 실시한 후 시료의 용기를 고압실에 세트하고 압력을 증가시켜 4300 kgf/cm2 까지 압입하고 압력과 수은의 용적을 기록하였다.
대상 데이터
시멘트는 시판되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트(비중: 3.15), 잔골재의 비중이 2.60, 굵은골재는 비중이 2.63인 최대 치수 25mm인 것을 각각 사용하였다. 혼화제는 고성능 AE제감수제를 사용하였으며 공기량에 따른 콘크리트 배합비는 표 1와 같다.
이론/모형
동결융해 시험에 사용한 콘크리트는 28일 동안 수중양생한 100×75×400mm 시편으로, KS F 2456 A법(수중 동결, 수중 융해)으로 30 싸이클 마다 질량 감소율 및 상대 동탄성계수를 측정하였다.
성능/효과
AE 콘크리트의 경우는 공기량이 4.5%에 비해 7.0%에서 상대 동탄성계수의 저하가 전체적으로 완만한 경향을 나타내었고, 연행 공기량이 높을수록 질량감소율과 마찬가지로 동해열화가 억제되는 경향을 보였다. 따라서, Non-AE 콘크리트의 경우에는 동결융해, 제설제 염화물로 인한 층간동결 및 급격한 열충격, 삼투압으로 인한 얼음결정의 성장 등의 작용으로 인해 적절한 크기와 간격의 공극을 확보하지 못하는 Non-AE 콘크리트에서 더 큰 피해를 입을 수 있다는 것을 예상할 수 있다.
Non-AE 콘크리트에 있어, 동결융해 180 싸이클부터 상대 동탄성계수는 급속하게 저하되어 240 싸이클 이후에서는 60%를 이하로 나타났고, 동결융해에 의한 질량 감소율 시험 결과에 있어서도 내구성 지수의 감소에 따라 시험체에 심한 스켈링이 발생하여 질량이 감소되고 있음을 알 수 있다.
⑴ 동결융해 싸이클의 경과와 더불어 질량감소율은 Non AE 콘리트에서 크게 증가 하였는데, 동결융해 300 싸이클에 있어서 공기량이 7%인 AE 콘크리트에 비해 중량 감소율이 3배, 공기량이 4.5%인 AE 콘크리트에 1.8배 가량 큰 것을 확인하였다.
⑷ 동결융해 작용을 받게 되면 콘크리트 내부의 공극구조는 동결융해작용을 받아 기공이 변화되는데, 공기량 7% AE 콘크리트에서는 이러한 경향이 Non AE 콘크리트에 비해 적은 것으로 나타났다.
공기량은 Non AE 콘크리트의 경우 1.5%, AE 콘크리트의 경우는 4.0%, 7.2%의 3종류, 물-시멘트비는 45%로 일정하게 하였고, 동결융해 싸이클에 따른 상대 동탄성계수 및 중량 감소율, 스켈링 저항성을 측정하였고, 동결융해 전후의 기공율을 조사하였으며 단위수량은 모두 155kg/㎥로 일정하게 하였다. 실제 측정 공기량은 각각 5.
그리고 내동해성에 중요한 크기가 50～200μm 정도의 독립한 구형의 연행공극이 10% 정도가 존재는 것으로 나타났다.
0%에서 상대 동탄성계수의 저하가 전체적으로 완만한 경향을 나타내었고, 연행 공기량이 높을수록 질량감소율과 마찬가지로 동해열화가 억제되는 경향을 보였다. 따라서, Non-AE 콘크리트의 경우에는 동결융해, 제설제 염화물로 인한 층간동결 및 급격한 열충격, 삼투압으로 인한 얼음결정의 성장 등의 작용으로 인해 적절한 크기와 간격의 공극을 확보하지 못하는 Non-AE 콘크리트에서 더 큰 피해를 입을 수 있다는 것을 예상할 수 있다.
동결융해시험 후의 기공율 결과를 그림 5에 나타내었다. 이 시험 결과에서 알 수 있듯이 Non AE 콘크리트의 경우, 동결융해시험 전과 비교하면 콘크리트 내에 존재하는 모세관 공극은 감소하였으며 겔 공극은 증가하는 것으로 나타났다. 일반적으로 동결융해 작용을 받게 되면 콘크리트 내부의 기공크기가 작은 모세관 공극과 연행공기포가 동결융해작용을 받아 기공이 변화되는데, 공기량 7% AE 콘크리트에서는 이러한 증가 경향이 Non AE 콘크리트에 비해 적은 것으로 나타났다.
5%인 AE 콘크리트 에서는 Non AE 콘크리트에 비해 박리정도가 작게 나타났으나 표면 손상이 발생하였다. 이에 반해 공기량이 7%인 AE 콘크리트에서는 표면 손상이 거의 발생하지 않았으며, 내동해성이 우수한 것으로 나타났다. 이 시험법에 의거하여 시험한 콘크리트에서 동결융해 56 싸이클 후 일반적으로 콘크리트의 박리량이 1kg/m2을 초과하지 않는다면 적절한 스켈링저항성을 가진 것으로 간주하고 있다.
크기가 50～200μm의 연행공기는 10% 이하로 나타났으며 Non AE 콘크리트의 경우 AE 콘크리트에 비해 겔공극 및 모세관 공극이 상대적으로 적은 것으로 나타났다.
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