[논문]Type Ⅲ 고로슬래그 미분말의 품질이 콘크리트의 중성화에 미치는 영향에 관한 분산분석

민정욱; 박승범; 이병재; 윤의식

Type Ⅲ 고로슬래그 미분말의 품질이 콘크리트의 중성화에 미치는 영향에 관한 분산분석
Variation Analysis on the Quality of Blast Furnace Slag Type Ⅲ that affects Carbonation of Concrete 원문보기

민정욱 (충남대학교 대학원) , 박승범 (충남대학교 토목공학과) , 이병재 (충남대학교 토목공학과) , 윤의식 (한국원자력안전기술원)

콘크리트용 혼화재로 사용량이 날로 증대되고 있는 고로슬래그 미분말의 품질 차이가 콘크리트의 중성화에 어떠한 영향을 미치는지를 통계적으로 분석해 보았다. 현행 KS F 2563에 의하면 고로슬래그 미분말을 1종, 2종, 3종으로 구분하는데 3종에 해당하는 분말도 $4000cm^2/g$급 고로슬래그 미분말을 3곳으로부터 입수하여 Type A, B, C로 하여 다른 모든 조건은 동일하게 하고 혼입하였다. 본 연구에서는 기존의 그래프간의 단순비교를 통해 공학적 판단을 하는 오류를 배제하고자 평균값과 분산을 동시에 고려하는 통계적인 기법을 적용하였다. 분석기법에는 A, B, C 3개 집단간의 F검정과 각각의 쌍체비교를 위해 T검정 기법을 적용하여 통계적인 의미를 고찰해 보았다. 그 결과 유의수준 5%에서 중성화에 미치는 영향이 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다.

We have studied statistically about quality difference of Blast furnace slag Type Ⅲ that affects carbonation of concrete. According to KS F 2563 blast furnace slag was classified 3 types. Type Ⅲ blast furnace slag(specific surface area is $4000cm^2/g$) from different providers with Type A, the B and the C. The statistical technique was applied to exclude error of engineering judgement. T test and F test were used among 3 groups to investigate statistical meaning. The effect which on the quality of blast furnace slag type Ⅲ that affects carbonation of concrete is significant.

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문제 정의

특히 본 연구에서는 KS F 2563 콘크리트용 고로슬래그 미분말에 대한 규격에서 고로슬래그 미분말 3종에 해당하는 국내산 시판제품 중 품질특성이 서로 다른 3가지 Type의 제품에 대한 비교를 수행하였고, 분말도가 4000급인 동급의 제품간에도 콘크리트의 내구성에 미치는 영향이 유의미한지를 통계적으로 분석해 보고자 한다.

가설 설정

본 연구에서 사용한 3가지 종류의 고로슬래그 미분말의 품질이 콘크리트의 중성화에 영향을 주는 정도를 판단하기 위해 통계검정 기법을 도입하였다. A, B, C 3가지 변수의 시험결과를 비교하기 위해 F검정을 이용하였으며, 귀무가설은 A=B=C라고 하였다. 표 3의 검정 결과표는 재령 56일에서의 분산 분석 결과이다.
그럼 이번에는 두 집단간의 각각의 상호비교를 위해 T-test라고 하는 T검정을 이용하였다. T검정을 하기 위해 먼저 A=B라고 가정하고 A와 B, B와 C, A와 C에 대해 각각 쌍체비교를 하였다. 다음의 표 4는 A와 B에 대한 상호 비교 결과이다.

제안 방법

KS F 2563의 구분상 3종에 해당하는 동급 고로슬래그 미분말의 품질 차이가 콘크리트의 내구성²⁾ 중 특히 중성화에 영향을 주는지를 파악하기 위해 고로슬래그 미분말의 Type을 A, B, C로 구분하여 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
다음의 표 4는 A와 B에 대한 상호 비교 결과이다. T검정에서는 먼저 양측 검정인지 단측 검정인지를 정해야 하는데, 안전율을 높이고 가설의 신뢰성을 높이기 위해 양측검정을 채택하였다.
본 연구에서 사용한 3가지 종류의 고로슬래그 미분말의 품질이 콘크리트의 중성화에 영향을 주는 정도를 판단하기 위해 통계검정 기법을 도입하였다. A, B, C 3가지 변수의 시험결과를 비교하기 위해 F검정을 이용하였으며, 귀무가설은 A=B=C라고 하였다.
본 연구에서는 KS F 2563의 규격상으로 동급인 국내산 고로슬래그 미분말 3종(type 3)의 품질 차이가 굳은 콘크리트의 압축강도와 중성화에 유의미한 영향을 주는지를 관심 대상으로 설정 하였으므로 실험수준은 표 2에 나타낸 것과 같이 미분말의 Type별로 총 3개 수준으로 구성하였다.

대상 데이터

1) 본 연구에서는 건설현장에서 가장 많이 사용하는 고로슬래그 미분말 3종에 대한 연구를 주제로 선정하였다. KS F 2563의 고로슬래그 미분말의 규격을 만족하는 3가지 Type의 미분말을 사용한 결과, 촉진 재령 56일에서 중성화 깊이에 주는 영향은 통계적으로 유의수준 5%에서 유의함을 확인하였고, 동급 고로슬래그 미분말이라도 그 품질에 의해 중성화에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
본 실험에서 사용한 혼화제는 고성능 유동화제로서 국내 K사의 EZCON F이다. 유동화제는 ASTM C494의 규정을 만족하였다.
본 연구에 사용한 잔골재는 천연 잔골재로 체가름시험 결과 표준입도를 만족하였으며, 굵은골재는 골최대치수 25mm인 쇄석을 사용하였다. 잔골재와 굵은골재의 밀도는 각각 2.
본 연구에서는 국내산 고로슬래그 미분말 3종의 품질 차이가 콘크리트의 중성화에 미치는 영향을 판단하기 위하여 국내에서 시판되는 대표적인 제품 3가지 Type을 입수하였으며 모두 분말도가 4000cm²/g급에 해당하며, 기본적인 성질은 다음의 표 1과 같다.

데이터처리

그럼 이번에는 두 집단간의 각각의 상호비교를 위해 T-test라고 하는 T검정을 이용하였다. T검정을 하기 위해 먼저 A=B라고 가정하고 A와 B, B와 C, A와 C에 대해 각각 쌍체비교를 하였다.

이론/모형

콘크리트의 중성화 시험은 KS F 4042 중 중성화 저항성 시험방법에 따라 측정하였다.

성능/효과

2) 결론적으로 고로슬래그 미분말 3종에 대한 중성화 시험 결과를 통계적 기법 중 T검정을 이용한 쌍체검정 분석 결과, 중성화 저항성의 크기는 산술평균과 마찬가지로 유의수준 5%에서 A>B>C 순서라는 결론을 얻을 수 있었다.
1) 본 연구에서는 건설현장에서 가장 많이 사용하는 고로슬래그 미분말 3종에 대한 연구를 주제로 선정하였다. KS F 2563의 고로슬래그 미분말의 규격을 만족하는 3가지 Type의 미분말을 사용한 결과, 촉진 재령 56일에서 중성화 깊이에 주는 영향은 통계적으로 유의수준 5%에서 유의함을 확인하였고, 동급 고로슬래그 미분말이라도 그 품질에 의해 중성화에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 고로 슬래그 미분말이 KS 규격품이라고 해도 콘크리트의 내구성에 미치는 영향이 다르게 나타난다고 추정할 수 있으므로, 현장 적용시에는 시험성적서의 확인과 더불어 시험배합을 통한 재료선정이 중요하다.
48014(절대값을 취해야 함)이므로 “T기각치<T통계량”이 되어 귀무가설이 기각(A≠B)된다. 따라서 유의수준 5%에서 미분말 A의 중성화 저항성능이 우수하다는 것이 통계적으로 입증되었다. 마찬가지 방법으로 B와 C를 비교해 보면 T기각치＞T통계량이 되어 귀무가설이 채택되므로 B=C라는 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구에 사용한 시멘트는 국내 S사 제품의 제 1종 보통포틀랜드 시멘트로 KS L 5201을 만족하며 KS L 5120에 의해 분석한 시멘트의 화학조성 및 물리적 성분은 KS 규격을 모두 만족하였다.
표 3의 검정 결과표는 재령 56일에서의 분산 분석 결과이다. 재령 56일에서 F비가 47.02로 F 기각치 3.4보다 월등히 커서 A=B=C라는 가설이 기각되었다. 따라서, 3가지 변수는 통계적으로 유의수준 5%의 조건에서 유의미한 차이를 가진다고 볼 수 있다.
즉, 결과적으로 A≠B, B≠C, A≠C가 되므로 9개의 공시체에 대한 분산값을 고려한 통계검정 결과 변수별로 중성화 저항성에 차이가 있다는 결론을 도출할 수 있었다.

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