[논문]시멘트 종류에 따른 초고성능 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구

박정준; 강수태; 류금성; 고경택; 김성욱; 이장화

시멘트 종류에 따른 초고성능 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Properties of UHPC with Different Types of Cements 원문보기

한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권 2호, 2008 Nov. 07, 2008년, pp.345 - 348

박정준 (한국건설기술연구원 구조재료연구실) , 강수태 (한국건설기술연구원 구조재료연구실) , 류금성 (한국건설기술연구원 구조재료연구실) , 고경택 (한국건설기술연구원 구조재료연구실) , 김성욱 (한국건설기술연구원 구조재료연구실) , 이장화 (한국건설기술연구원 구조재료연구실)

초록
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초고성능 콘크리트(UHPC)의 재료구성에서 시멘트는 다른 재료에 비해 가장 많은 양을 차지하고 있는데 자기수축이나 수화열 등의 문제와 특히 재령초기에 실시하는 고온양생이 시멘트 수화에 미치는 영향을 고려한다면 UHPC의 특성에 미치는 시멘트의 영향을 정확히 파악하여 적절한 시멘트를 선정해야할 필요가 있다. 따라서 이 논문은 시멘트 종류가 UHPC에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험적 연구로서 국내에서 사용되는 포틀랜드 시멘트의 종류에 따른 초고성능 콘크리트의 유동성, 압축강도, 탄성계수의 특성을 검토하였다. 실험결과, 저열포틀랜드 시멘트 사용 시 보통포틀랜드 및 조강포틀랜드 시멘트 보다 유동성과 압축강도가 향상된 결과를 얻었다. 향후 보다 체계적인 연구를 통하여 시멘트 종류가 UHPC에 미치는 영향을 보다 체계적으로 검토할 예정이다.

Abstract ▼ AI-Helper

A Cement account for the most amount than other materials in the material composition of ultra-high-performance concrete. If we especially consider the effect of high temperature curing on the cement hydration and the problems of autogenous shrinkage, heat of hydration we need selection of proper cement type by grasping influence of cement in the properties of UHPC. Therefore, in this paper we examined properties of fluidity, compressive strength and elastic modulus of UHPC due to domestic portland cement types. In results, we could get a result that the low heat cement increase fluidity, compressive strength in UHPC compare with high early strength cement and ordinary portland cement. we are systematically going to examination on the influence of UHPC by domestic portland cement types.

AI 본문요약
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문제 정의

이 논문은 UHPC를 제조함에 있어 시멘트 종류 따른 영향을 파악하기 위한 실험적 연구로서 저열 포틀랜드 시멘트 사용 시 보통포틀랜드 및 조강포틀랜드 시멘트 보다 유동성과 압축강도가 향상된 결과를 얻었다. 그러나 고온양생을 실시하는 UHPC 제조 특성상 향후 보다 체계적인 연구를 통하여 UHPC에 적합한 시멘트의 선정에 주의를 기울여야 할 것으로 판단되며 이에 검토할 예정에 있다.
이에 이 논문은 시멘트 종류가 UHPC에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험적 논문으로서 국내에서 사용되는 포틀랜드 시멘트 종류에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수의 특성을 검토하여 이에 대한 영향을 검토하고자 하였다.

제안 방법

온도 20℃, 상대습도 65%가 되는 조건에서 습윤양생을 1일간 실시한 후 공시체를 탈형하고, 그 후온도 90±2℃의 고온수중양생을 3일 동안 실시하였다.
이 연구의 UHPC 배합은 표 1과 같이 시멘트량을 기준으로 다른 구성재료의 상대적인 비로 설정하였고 속도조절이 가능한 60리터 용량의 모르타르용 믹서를 사용하여 제조하였다.

대상 데이터

강섬유는 인장강도 2,500MPa, 직경 0.2㎜, 길이 13㎜, 형상계수 65의 고탄성 강섬유를 사용하였다.
고성능 감수제는 폴리칼본산계로 밀도 1.01g/cm³의 암갈색 액상형태를 사용하였다.
밀도 2.62g/㎤, SiO₂98% 정도의 0.5mm 이하 모래를 사용하였고, 굵은 골재는 사용하지 않았다.
본 실험에 사용한 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트(Type Ⅰ), 조강포틀랜드 시멘트(Type Ⅲ), 저열포 틀랜드 시멘트(Type Ⅳ)이며 혼화재는 비표면적 약 200,000cm²/g을 갖는 실리카 퓸을 사용하였다. 사용 시멘트들의 물리․화학적 특성을 표 1에 나타내었다.
충전재는 입자들의 평균 크기가 약 2㎛이고 밀도 2.65g/㎤, SiO₂성분 99%이상인 재료를 사용하였다.

이론/모형

UHPC의 압축강도는 Φ100×200㎜ 크기의 공시체를 만들어 KS L 2405에 준하여 측정하였고, 탄성계 수는 KS F 2438에 준하여 측정하였다.
배합된 UHPC의 유동성은 KS L 5105에서 제시된 시험기구를 이용하여 플로우치로 측정하였다.

후속연구

이 논문은 UHPC를 제조함에 있어 시멘트 종류 따른 영향을 파악하기 위한 실험적 연구로서 저열 포틀랜드 시멘트 사용 시 보통포틀랜드 및 조강포틀랜드 시멘트 보다 유동성과 압축강도가 향상된 결과를 얻었다. 그러나 고온양생을 실시하는 UHPC 제조 특성상 향후 보다 체계적인 연구를 통하여 UHPC에 적합한 시멘트의 선정에 주의를 기울여야 할 것으로 판단되며 이에 검토할 예정에 있다.
그림 2에서 Type Ⅳ의 경우, 압축강도가 195MPa를 나타내 TypeⅠ의 180MPa, Type Ⅲ의 184MPa 보다 증진된 값을 나타내었다. 이는 고온양생 과정에서 장기강도 증진에 영향을 주는 Type Ⅳ의 C₂S나 C₄AF 등의 수화가 활성화 된 것으로 보이나 향후 보다 체계적인 연구를 이러한 원인에 대해 검토할 예정에 있다. 그림 3의 탄성계수는 시멘트 종류에 상관없이 44.
특히 표 2와 같이 보통포틀랜드 시멘트의 경우 저열시멘트에 비해 C₃A의 함량이 높기 때문에 이러한 C₃A함량에 따른 영향을 충분히 검토하여야 한다. 한편, 선행연구¹⁾에서는 보통포틀랜드 시멘트로 제조한 경우에도 UHPC가 상당히 밀실한 구조로 형성되기 때문에 고온양생기간에 주의를 기울이면 Ca(OH)₂겔의 영향으로 인한 압축강도에 미치는 영향이 크지 않을 것으로 판단하고 있으나 향후 이에 대해 자세히 검토할 예정에 있다

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