초록 ▼

• 이 연구의 목표는 콘크리트 펌핑 시 배관 막힘 현상을 예측하는 기술을 개발하는 것이다.
• 콘크리트 펌핑 시 배관의 막힘 현상은 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화, 재료분리, 그리고 윤활층의 소실 등이 그 원인이라고 할 수 있다.
• 이 연구에서는 연구목표를 달성하기 위하여 펌핑 시 콘크리트의 유동특성 변화, 유동특성에 영향을 미치는 인자, 그리고 배관 막힘 현상 방지 기술 등 다양한 연구들을 수행하였다.
• 이 연구를 통해 도출한 연구 성과들을 요약하면 다음과 같다.
① 고압에서 시멘트 페이스트의 유동특성

• 이 연구의 목표는 콘크리트 펌핑 시 배관 막힘 현상을 예측하는 기술을 개발하는 것이다.
• 콘크리트 펌핑 시 배관의 막힘 현상은 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화, 재료분리, 그리고 윤활층의 소실 등이 그 원인이라고 할 수 있다.
• 이 연구에서는 연구목표를 달성하기 위하여 펌핑 시 콘크리트의 유동특성 변화, 유동특성에 영향을 미치는 인자, 그리고 배관 막힘 현상 방지 기술 등 다양한 연구들을 수행하였다.
• 이 연구를 통해 도출한 연구 성과들을 요약하면 다음과 같다.
① 고압에서 시멘트 페이스트의 유동특성 변화에 대한 분석
- 다양한 시멘트 페이스트 배합에 대해 최고 300 bar 까지의 압력수준에 따른 가압 전·후의 유동특성을 측정하여 분석하였다.
- 물시멘트비, 광물성 혼화재, 화학 혼화제 사용량을 변수로 실험을 진행하였다.
- 가압 전·후 페이스트의 점도는 전반적으로 큰 변화를 보이지 않았으며, 항복응력은 전반적으로 가압 후 감소하는 것으로 나타났다.
② 펌핑 전·후의 유동특성 변화를 고려한 콘크리트의 펌핑성능 평가
- 현재까지 개발된 펌핑 예측 기법들은 펌핑 전 콘크리트의 유동특성만을 가지고 펌핑을 예측한다.
- 따라서 펌핑 젓 변화하는 콘크리트의 유동특성으로 인해 발생하는 펌핑성능의 불확실성을 항상 가지고 있다고 할 수 있다.
- 이 연구에서는 펌핑 전·후의 유동특성 변화를 고려하여 펌핑을 예측함으로써 불확실성의 범위를 추정하였으며, 이를 통해 펌핑 예측의 정확성 또한 높아질 것으로 판단된다.
③ 굵은 골재의 크기가 콘크리트의 유동특성과 펌프 압송성능에 미치는 영향 파악
- 압축강도 24 MPa과 50 MPa 배합에 대해 각각 굵은 골재의 최대 크기 10 mm, 20 mm, 그리고 25 mm의 총 6가지 배합에 대하여 유동특성을 측정하여 비교하였으며, 1000 m 길이의 수평배관 펌핑 실험에서 측정된 압력 및 토출량 측정 데이터를 분석하여 굵은 골재의 크기에 따른 펌프 압송성능을 분석하였다.
- 실험 결과, 굵은 골재의 크기가 클수록 콘크리트의 점도가 높아지고, 압송성능 또한 떨어지는 경향을 보였다.
- 굵은 골재의 크기가 10 mm 인 배합이 25 mm 인 배합과 비교하여 펌핑성능이 약 2배 정도 좋은 것으로 측정되었다.
- 배관 막힘 현상을 방지하기 위해서는 굵은 골재의 크기가 작은 콘크리트를 사용하는 것이 더 유리할 것으로 판단된다.
④ 고강도 콘크리트에서 혼화재료가 펌프 압송성능에 미치는 영향 파악
- 혼화재료의 종류 및 사용량을 달리하여 콘크리트의 유동특성을 제어하는 것은 매우 일반적인 방법이다.
- 하지만 실제 시공 작업과의 연관성을 파악한 시도는 거의 없다.
- 이 연구에서는 혼화재료의 종류 및 사용량을 달리한 콘크리트 배합에 대해 콘크리트와 윤활층의 유동특성을 측정하였으며, 혼화재료가 펌프 압송성능에 미치는 영향을 파악하려는 새로운 시도가 이루어졌다.
⑤ 펌핑 젓 배관 막힘 방지를 위한 외부 전자기장 인가 효과 검증
- 펌핑 젓 배간 막힘 방지를 위해 1,000 m 길이의 수평배관 펌핑 실험에서 배관 외부에 전자기장을 인가하여 그 효과를 분석하였다.
- 외부 전자기장을 인가하기 전과 후의 토출량과 배관 내 압력을 측정하여 분석한 결과, 전자기장을 인가한 경우가 인가하지 않은 경우에 비해 동일한 토출량을 얻기 위해 필요한 압력이 약 30 % 정도 감소하였다.
- 또한 동일한 압력에서는 펌핑 속도가 약 15 % 정도 증가하는 것을 확인하였다.
- 외부 전자기장의 인가가 배관 막힘 방지 및 펌핑 효율 향상에 효과가 있다는 것을 검증하였다.
(출처:요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 9