최근 국내에서는 콘크리트의 내구성능을 향상시키기 위해서 많은 연구결과들이 발표되고 있는데 특히 염화물의 확산특성과 기공율 및 기공크기의 분포와 연관하여 분석한 논문들이 많아지는 추세이다. 이때 미세구조를 분석하기 위한 방법은 수은 압입법, 가스 흡착법, 화상분석법 등이 있는데, 콘크리트 분야에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 방법은 수은 압입법이다. 본 연구는 시멘트계 재료의 미세공극 구조를 파악하기 위해서 널리 사용되고 있는 MIP 장비를 이용하여 혼합 시멘트 페이스트와 혼합콘크리트에 대하여 공극율과 공극크기분포를 측정한 결과를 분석한 것이다. 시멘트량 $300kg/m^3$을 기준으로 W/C 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%와 고로 슬래그 미분말 60%를 치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 및 플라이애시 30%치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 인 시멘트 페이스트 시편에 대해서 MIP를 사용하여 3일, 7일, 28일의 공극율과 공극크기분포 등의 변화를 관찰하였으며, 장기간 수중 양생한 일반 OPC 콘크리트와 고로슬래그 미분말 60%를 치환한 혼합 콘크리트에 대해서는 W/C 40%, 45%, 50%, 그리고 결합재량은 $300kg/m^3$, $350kg/m^3$, $400kg/m^3$, $450kg/m^3$로 변화시킨 시편에 대해 MIP를 사용하여 미세구조를 분석하였다.
최근 국내에서는 콘크리트의 내구성능을 향상시키기 위해서 많은 연구결과들이 발표되고 있는데 특히 염화물의 확산특성과 기공율 및 기공크기의 분포와 연관하여 분석한 논문들이 많아지는 추세이다. 이때 미세구조를 분석하기 위한 방법은 수은 압입법, 가스 흡착법, 화상분석법 등이 있는데, 콘크리트 분야에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 방법은 수은 압입법이다. 본 연구는 시멘트계 재료의 미세공극 구조를 파악하기 위해서 널리 사용되고 있는 MIP 장비를 이용하여 혼합 시멘트 페이스트와 혼합콘크리트에 대하여 공극율과 공극크기분포를 측정한 결과를 분석한 것이다. 시멘트량 $300kg/m^3$을 기준으로 W/C 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%와 고로 슬래그 미분말 60%를 치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 및 플라이애시 30%치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 인 시멘트 페이스트 시편에 대해서 MIP를 사용하여 3일, 7일, 28일의 공극율과 공극크기분포 등의 변화를 관찰하였으며, 장기간 수중 양생한 일반 OPC 콘크리트와 고로슬래그 미분말 60%를 치환한 혼합 콘크리트에 대해서는 W/C 40%, 45%, 50%, 그리고 결합재량은 $300kg/m^3$, $350kg/m^3$, $400kg/m^3$, $450kg/m^3$로 변화시킨 시편에 대해 MIP를 사용하여 미세구조를 분석하였다.
Recently, in Korea, there has been an increasing number of research papers published which are to improve durability of concrete, particularly by analyzing correlation between diffusivity of chloride and porosity/pore size distribution. In these studies, such test methods as mercury intrusion porosi...
Recently, in Korea, there has been an increasing number of research papers published which are to improve durability of concrete, particularly by analyzing correlation between diffusivity of chloride and porosity/pore size distribution. In these studies, such test methods as mercury intrusion porosimetry(MIP), gas adsorption or image analysis method are used to analyze the microstructure of materials while MIP is most widely used for concrete. This study analyzes the results of porosity and pore size distribution of paste and concrete adding fly ash or blast furnace slag by using MIP equipment which is widely used for determining micro-porosity structure of cementitious materials. A variation in porosity and pore size distribution at the curing day 3, 7 and 28 has been observed by using MIP equipment for cement paste 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% of W/C when using $300kg/m^3$ of cement, 35%, 45%, 55% of W/C when replaced 60% with blast-furnace slag, and 35%, 45%, 55% of W/C when replaced 30% with fly ash. For long-term water cured normal OPC concrete and mixed concrete replaced 60% with blast-furnace slag powder, micro-structure of the sample has been analyzed by using MIP equipment when W/C indicated 40%, 45%, 50% respectively and the binder varied $300kg/m^3$, $350kg/m^3$, $400kg/m^3$, and $450kg/m^3$.
Recently, in Korea, there has been an increasing number of research papers published which are to improve durability of concrete, particularly by analyzing correlation between diffusivity of chloride and porosity/pore size distribution. In these studies, such test methods as mercury intrusion porosimetry(MIP), gas adsorption or image analysis method are used to analyze the microstructure of materials while MIP is most widely used for concrete. This study analyzes the results of porosity and pore size distribution of paste and concrete adding fly ash or blast furnace slag by using MIP equipment which is widely used for determining micro-porosity structure of cementitious materials. A variation in porosity and pore size distribution at the curing day 3, 7 and 28 has been observed by using MIP equipment for cement paste 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% of W/C when using $300kg/m^3$ of cement, 35%, 45%, 55% of W/C when replaced 60% with blast-furnace slag, and 35%, 45%, 55% of W/C when replaced 30% with fly ash. For long-term water cured normal OPC concrete and mixed concrete replaced 60% with blast-furnace slag powder, micro-structure of the sample has been analyzed by using MIP equipment when W/C indicated 40%, 45%, 50% respectively and the binder varied $300kg/m^3$, $350kg/m^3$, $400kg/m^3$, and $450kg/m^3$.
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문제 정의
또한 광물계 혼화재인 플라이애시나 고로슬래그 미분말는 콘크리트에서 염화물 이온의 침투를 억제 한다는 것은 잘 알려진 사실이나 이러한 재료의 수화에 따른 미세구조의 형성에 대한 연구가 많지 않아 염화물 확산성과 미세구조의 관계가 아직까지는 명확하지 않다. 그러므로 본 논문에서는 혼화재를 사용한 시멘트 페이스트 및 콘크리트의 물시멘트비와 재령에 따른 미세구조의 변화에 대해서 MIP를 사용하여 얻은 데이터를 가지고 분석하고자 한다.
본 연구에서는 혼합시멘트계 재료의 미세구조 특성을 살펴보았는데, 물시멘트비에 따라 공극크기 분포와 공극율이 영향을 받고 있으며, 이러한 미세구조 특성은 콘크리트에서 이온이나 기체의 확산 특성에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구로부터 도출된 주요 연구결과는 다음과 같다.
제안 방법
MIP를 사용하여 시멘트 페이스트 시편과 콘크리트에 대해서 실험하였는데, 시멘트량 300kg/㎥을 기준으로 W/C 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%와 고로 슬래그 미분말 60%를 치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 및 플라이애시 30%치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 인 시멘트 페이스트 시편을 제작하였으며, W/C 40%, 45%, 50%, 그리고 결합재량은 300kg/㎥, 350kg/㎥, 400kg/㎥, 450kg/㎥로 변화시킨 OPC 콘크리트와 고로슬래그 미분말 60%를 치환한 혼합 콘크리트를 제작하여 수중양생 후 1년된 시편을 대상으로 미세구조를 분석하였다.
본 연구에서는 Micromeritics Auto PoreⅥ 9505 수은압입장비를 사용하였는데 최대 33,000psia(228MPa) 까지의 압력으로 수행하였다. 많은 논문에서 MIP의 결과에 영향을 주는 요소들에 대해서 연구하였는데 이러한 요소들은 시편준비방법, 수은의 접촉각 표면장력 등이다.
제작된 시편은 수은압입법으로 공극을 측정하기 위해서 각 재령에서 수화정지를 위하여 진공데시게이터에 넣고 아세톤으로 침지하였으며, 이후 105℃의 건조로에서 24시간 동안 건조시켜 시편에서 물을 완전히 제거하였다.
성능/효과
1) 물시멘트비에 따라 공극률이 증가하며, 시멘트의 수화진행에 따라 공극율이 감소한다.
2) 모세관 공극영역의 누적공극율을 보면 1년된 고로슬래그 60% 혼합콘크리트에서는 바인더량이 증가함에 따라 공극율이 증가하나, OPC 콘크리트에서는 바인더량이 증가함에 따라 공극률이 감소한다
3) 물시멘트비가 커질수록 한계공극크기가 1㎛부근으로 가까워지는 경향을 보이며, 1년양생 된 콘크리트의 한계공극크기는 모세관공극의 마이크로 영역인 0.05㎛이하로 감소한다.
기대했던 바와 같이 물시멘트비가 증가할수록 총공극율 및 한계공극직경이 커지는 경향을 보였으며, 수화가 진행될수록 공극이 줄어드는 것을 알 수 있었다. 또한 이는 고로슬래그 미분말과 플라이애시에서도 같은 경향을 보였다.
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