최근 고층 구조물이 많이 건설되면서 콘크리트의 내구성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 고성능 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근, 실리카 흄과 같은 수준의 강도나 내구성을 확보하면서 경제적 측면에서 좀 더 유리한 메타카올린이 새로운 혼화재로 가치를 높게 평가되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 메타카올린과 실리카 흄의 시공성, 강도 및 염화물 저항성, 50${\mu}m$이상의 거대공극 구조를 비교 평가하였다. 연구결과에 따르면, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보인다. 강도 특성의 경우 메타카올린의 대체가 가장 높은 강도를 보였다. 장 단기 염화물 저항성에서도 메타카올린의 대체가 뛰어난 성능을 보였다. 결과적으로 메타카올린 10%의 대체는 강도 및 염화물 저항성 측면에서 가장 우수한 성능을 보인다.
최근 고층 구조물이 많이 건설되면서 콘크리트의 내구성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 고성능 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근, 실리카 흄과 같은 수준의 강도나 내구성을 확보하면서 경제적 측면에서 좀 더 유리한 메타카올린이 새로운 혼화재로 가치를 높게 평가되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 메타카올린과 실리카 흄의 시공성, 강도 및 염화물 저항성, 50${\mu}m$이상의 거대공극 구조를 비교 평가하였다. 연구결과에 따르면, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보인다. 강도 특성의 경우 메타카올린의 대체가 가장 높은 강도를 보였다. 장 단기 염화물 저항성에서도 메타카올린의 대체가 뛰어난 성능을 보였다. 결과적으로 메타카올린 10%의 대체는 강도 및 염화물 저항성 측면에서 가장 우수한 성능을 보인다.
The requirement for durability of concrete is increasing recently as a high-rise concrete structure is built. For this reason, the concern about high performance concrete is being high. Recently, metakaoline to be profitable in economical aspect as well as to have strength and durability of level si...
The requirement for durability of concrete is increasing recently as a high-rise concrete structure is built. For this reason, the concern about high performance concrete is being high. Recently, metakaoline to be profitable in economical aspect as well as to have strength and durability of level similar to silica fume is evaluated highly as new admixture. In this study, the workability, the strength, the chloride resistance and the air-void structure more than 50${\mu}m$ are evaluated by comparing both metakaolin and silica fume. According to the results, when the metakaoline is compared with silica fume in properties of fresh concrete, it seems to the similar level of properties. Metakaoline concrete showed the highest value in the strength property. And, it is showed that replacement of the metakaoline more than 10% is superior than both silica fume and OPC in long and short-term chloride resistance. In conclusion, replacement of the metakaoline more than 10% is the most excellent performance in terms of strength and chloride resistance
The requirement for durability of concrete is increasing recently as a high-rise concrete structure is built. For this reason, the concern about high performance concrete is being high. Recently, metakaoline to be profitable in economical aspect as well as to have strength and durability of level similar to silica fume is evaluated highly as new admixture. In this study, the workability, the strength, the chloride resistance and the air-void structure more than 50${\mu}m$ are evaluated by comparing both metakaolin and silica fume. According to the results, when the metakaoline is compared with silica fume in properties of fresh concrete, it seems to the similar level of properties. Metakaoline concrete showed the highest value in the strength property. And, it is showed that replacement of the metakaoline more than 10% is superior than both silica fume and OPC in long and short-term chloride resistance. In conclusion, replacement of the metakaoline more than 10% is the most excellent performance in terms of strength and chloride resistance
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문제 정의
본 연구에서는 내구성을 검토하기 위한 한가지 방법으로 염화물 저항성을 알아보았다. 염화물 저항성은 전기적 촉진 시험법인 RCPT와 NT Build 443에 따른 3% 염화나트륨 용액에 침지하여 실험하였다.
본 연구에서는 표 1과 같은 실험 변수를 가지고 실리카 흄과 메타카올린에 대한 압축강도, 휨강도 및 염화물 저항성과 공극 구조를 알아보고자 하였다. 각 혼화재의 대체율은 시멘트 중량당 5,10,15%이다.
제안 방법
최근, 다른 혼화재와 비슷한 강도 및 높은 내구성을 발휘하는 재료로써 메타카올린이 주목받고 있다. 따라서, 본 연구에서는 메타카올린의 혼입에 따른 시공성의 변화를 실리카 흄과 비교 연구하였으며, 압축 및 휨강도 특성, 염화물 저항성, 공극구조를 3개월 동안 검토하였다.
공극 구조 분석을 위한 공시체는 φ10×20cm의 원형 공시체를 사용하였으며, 분석을 위해 5cm의 길이로 절단하여 사용하였다. 분석에 있어 오차를 줄이기 위하여 연마를 실시하고, HF-MA C01 장비를 이용하여, 50㎛ 이상 내부 공극의 재령 및 혼화재 대체에 따른 변화를 관찰하였다.
대상 데이터
공극 구조 분석을 위한 공시체는 φ10×20cm의 원형 공시체를 사용하였으며, 분석을 위해 5cm의 길이로 절단하여 사용하였다. 분석에 있어 오차를 줄이기 위하여 연마를 실시하고, HF-MA C01 장비를 이용하여, 50㎛ 이상 내부 공극의 재령 및 혼화재 대체에 따른 변화를 관찰하였다.
이론/모형
압축강도는 KS F 2405 에 따라 측정되었고, 휨 강도는 ASTM C 293에 따라 측정되었다.
본 연구에서는 내구성을 검토하기 위한 한가지 방법으로 염화물 저항성을 알아보았다. 염화물 저항성은 전기적 촉진 시험법인 RCPT와 NT Build 443에 따른 3% 염화나트륨 용액에 침지하여 실험하였다.
성능/효과
그림 10은 14일 양생 후 3% NaCl 수용액에 3개월간 침지 후 측정한 결과 자료이다. SF와 MK를 5% 대체의 경우는 염화물저항성이 기준 콘크리트와 비슷하지만, 10% 이상의 메타카올린을 대체한 경우 침투 깊이가 매우 낮게 나타났다. 장 · 단기 염화물 저항성 결과로 미루어 볼 때, 메타카올린의 10% 대체가 일정 수준의 염화물 저항성을 확보할 수 있다.
강도 특성을 종합해 볼 때, 메타카올린의 경우 초기 압축 및 휨 강도 발현 뿐만 아니라, 장기 강도 발현도 우수하여 높은 강도를 보였으며, 10% 대체가 가장 적절한 것으로 판단된다.
이 결과는 기준 콘크리트(OPC)에 대하여 결정한 목표 슬럼프(18±2cm)와 공기량(5±1%)을 만족하는 감수제와 AE제 양을 결정하고, 동일한 혼화제량에 대한 시공성의 상대적인 변화를 관찰한 결과이다. 결과에 따르면, 혼화재 대체량이 많을수록 슬럼프치는 OPC에 비해 크게 감소하였으며, 공기량도 비슷한 경향을 보였다. 한편, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보였다.
초기 재령의 경우 침투깊이는 메타카올린 대체에 따라 큰 차이가 없으나, 재령 28일 이후부터 침투 깊이의 차이가 현저하게 남을 알 수 있다. 또한 실리카 흄 보다는 메타카올린의 대체가 염화물 저항성이 높은 것으로 RCPT 시험을 통해 밝혀졌다. 그림 10은 14일 양생 후 3% NaCl 수용액에 3개월간 침지 후 측정한 결과 자료이다.
본 연구의 결과를 정리해 볼 때, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보였다. 압축강도 및 휨강도의 경우 초기 재령에서의 강도 발현은 메타카올린이 실리카흄과 유사한 수준을 보이지만, 장기 강도에서는 메타카올린의 강도가 크게 향상하는 것으로 나타났다.
본 연구의 결과를 정리해 볼 때, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보였다. 압축강도 및 휨강도의 경우 초기 재령에서의 강도 발현은 메타카올린이 실리카흄과 유사한 수준을 보이지만, 장기 강도에서는 메타카올린의 강도가 크게 향상하는 것으로 나타났다. 염화물 저항성의 측면에 서도 실리카 흄 보다는 메타카올린이 장-단기 실험 모두 우수한 저항성을 보였다.
압축강도 및 휨강도의 경우 초기 재령에서의 강도 발현은 메타카올린이 실리카흄과 유사한 수준을 보이지만, 장기 강도에서는 메타카올린의 강도가 크게 향상하는 것으로 나타났다. 염화물 저항성의 측면에 서도 실리카 흄 보다는 메타카올린이 장-단기 실험 모두 우수한 저항성을 보였다. 종합해 볼 때, 메타 카올린 10% 대체가 강도 및 염화물 저항성에서 가장 우수한 효과를 보인다.
그림 4와 5는 각각 혼화재 대체에 따른 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프와 공기량을 나타낸다. 이 결과는 기준 콘크리트(OPC)에 대하여 결정한 목표 슬럼프(18±2cm)와 공기량(5±1%)을 만족하는 감수제와 AE제 양을 결정하고, 동일한 혼화제량에 대한 시공성의 상대적인 변화를 관찰한 결과이다. 결과에 따르면, 혼화재 대체량이 많을수록 슬럼프치는 OPC에 비해 크게 감소하였으며, 공기량도 비슷한 경향을 보였다.
SF와 MK를 5% 대체의 경우는 염화물저항성이 기준 콘크리트와 비슷하지만, 10% 이상의 메타카올린을 대체한 경우 침투 깊이가 매우 낮게 나타났다. 장 · 단기 염화물 저항성 결과로 미루어 볼 때, 메타카올린의 10% 대체가 일정 수준의 염화물 저항성을 확보할 수 있다.
염화물 저항성의 측면에 서도 실리카 흄 보다는 메타카올린이 장-단기 실험 모두 우수한 저항성을 보였다. 종합해 볼 때, 메타 카올린 10% 대체가 강도 및 염화물 저항성에서 가장 우수한 효과를 보인다.
한편, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보였다. 하지만 메타카올린과 실리카 흄을 각 5%씩 혼합하여 대체한 경우, 다른 10% 대체한 경우보다 시공성이 좋음을 보였다.
재령이 증가함에 따라 메타카올린의 압축 강도가 크게 증가 하는 것을 알 수 있다. 휨 강도 결과를 살펴보면, 메타카올린을 대체한 경우 실리카 흄이나 기준콘크리트에 비해 초기 강도 발현이 빠르게 나타났다.
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