보고서 정보
| 주관연구기관 |
한국건설기술연구원
Korea Institute Of Construction Technology |
| 연구책임자 |
류금성
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| 참여연구자 |
김병석
,
고경택
,
안기홍
,
이남곤
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| 보고서유형 | 최종보고서 |
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| 발행국가 | 대한민국 |
|---|
| 언어 |
한국어
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| 발행년월 | 2021-12 |
|---|
| 과제시작연도 |
2021 |
| 주관부처 |
과학기술정보통신부
Ministry of Science and ICT |
| 등록번호 |
TRKO202200010039 |
| 과제고유번호 |
1711151837 |
| 사업명 |
한국건설기술연구원연구운영비지원(R&D)(주요사업비) |
| DB 구축일자 |
2022-09-29
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| 키워드 |
1액형 프리믹싱 결합재.축사.패널.스마트 애니팜.SUPER Concrete.
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초록
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IV. 연구의 내용 및 결과
◦ SUPER Concrete용 조강형 결합재 구성 최적화
- CAC와 CSA의 응결촉진 성능을 비교 검토한 결과 동일한 혼입량에서는 CSA 혼입이 SUPER Concrete의 응결시간 및 조기압축강도 발현에 더 효과적인 것으로 나타남
- 본 연구의 목표 가사성능과 조기압축강도 발현을 모두 만족시키기 위해서는 CAC 및 CSA와 같은 응결촉진 시멘트와 지연제 동시 사용이 필수적임
- CSA의 응결지연을 위해서는 SG 뿐만 아니라 BX도 동시에 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단됨
IV. 연구의 내용 및 결과
◦ SUPER Concrete용 조강형 결합재 구성 최적화
- CAC와 CSA의 응결촉진 성능을 비교 검토한 결과 동일한 혼입량에서는 CSA 혼입이 SUPER Concrete의 응결시간 및 조기압축강도 발현에 더 효과적인 것으로 나타남
- 본 연구의 목표 가사성능과 조기압축강도 발현을 모두 만족시키기 위해서는 CAC 및 CSA와 같은 응결촉진 시멘트와 지연제 동시 사용이 필수적임
- CSA의 응결지연을 위해서는 SG 뿐만 아니라 BX도 동시에 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단됨
◦ SUPER Concrete 조강 프리믹싱 결합재 성능 평가
- 시공성 실험결과, 미니 플로는 190~210mm로 제조사에 따른 큰 차이는 없음
- 압축강도 실험결과, 120MPa급 및 150MPa급 제조사별 압축강도는 각각 112.9MPa~120.3MPa, 168.6MPa~187.3MPa로 제조사별로 차이가 발생
- 제조사별로 제조사별 판매가격은 2.5배 정도 차이가 발생됨에 따라 가장 저렴한 E사 제품으로 선정함. 시공성과 압축강도의 성능뿐만 아니라 우수한 경제성 확보가 가능함
- 분말형 수축저감제 사용한 경우는 액상형 수축저감제를 사용한 경우보다 재령 3일에서 수축저감 효과가 뛰어나고, 재령 28일에서 수축저감 성능이 동등하므로 분말형 수축저감제를 프리믹싱 결합재의 재료로 사용하더라도 SUPER Concrete의 수축 저감에 효과가 있을 것으로 판단됨
◦ SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재 3종 이상 개발 및 시제품 생산
- 프리믹싱 결합재 제품화를 위한 실제 생산라인에서 시작품 3종 이상 생산 : 120MPa(소포장, 톤백, BCT), 150MPa(소포장, 톤백, BCT), 조강형-120MPa(소포장, 톤백, BCT)
- 조강형 재료 사용과 배합 개선을 통해 6시간 이내 20MPa 이상 압축강도 확보로 기존 기술 비해 75% 이상 단축 (24시간 → 6시간)
- 조강 프리믹싱 결합재 활용으로 콘슬라트 제품 생산 시 거푸집 투자비, 제품 1일 생산량 증대로 경쟁력 확보
- 프리믹싱 결합재 사용으로 SUPER Concrete의 레미콘 생산성 향상 : 기존 SUPER Concrete는 6종 이상의 분체를 사용하여 레미콘 생산 시 대량으로 제조가 어려웠으나, 본 연구의 프리믹싱 결합재 개발로 인해 대량 생산 가능성 확대
◦ 생산공장에서 제조된 프리믹싱 결합재 샘플 조사를 통해 균질성 확인
- ㈜케이에스씨 프리믹싱 결합재 생산라인 구축(믹서 1대, 대형 사일로 6대, 소형포장설비)이 완료됨에 따라 생산되는 SUPER Concrete 프리믹싱 결합재의 균질성을 평가가 필요
- 프리믹싱 결합재 1M3 생산 후 소포장(25 kg/포, 1회 믹싱시 약 84포 생산)을 하여 무작위로 소포장 결합재를 선택하여 균질성 검토(슬럼프 플로, 압축강도)
- 슬럼프 플로는 970mm, 965mm, 970mm, 압축강도는 3개 평균 124.9MPa, 124.0 MPa, 126.5MPa로 매우 안정적으로 생산
- 프리믹싱 결합재 생산 공장에서 소포장, 톤백, BCT별로 포장단위로 제조된 프리믹싱 결합재를 현장적용에 납품하여 각 현장에서 압축강도 시험을 실시하여 균질성 평가결과 목표강도를 모두 만족시킴
◦ SUPER Concrete 프리믹싱 결합재 및 이를 적용한 축사 패널의 상용화
- SUPER Concrete용 프리믹싱 결합재 상용화 14건
■ 150MPa급 SUPER Concrete용 프리믹싱 결합재 저류조 제품 상용화(2차제품)
■ 150MPa급 SUPER Concrete용 프리믹싱 결합재 케이블 교량 충전용 그라우트 상용화(그라우트 시험성적서 확보)
■ 120 MPa급 SUPER Concrete BCT용 프리믹싱 결합재 상용화(일반 레미콘 배처플랜트 제조 가능성 확인 및 노하우 확보)
■ 120 MPa급 SUPER Concrete 외장재용 프리믹싱 결합재 상용화(다양한 디자인, 색상 구현 가능 건축 마감에 적용)
- SUPER Concrete의 돈사 콘슬라트 설계 및 구조검토
■ 설계기준 설정 : 규격/하중 조건(틈새 10mm, 틈새 간 간격 90 mm), 앞다리의 무게(전체무게의 2/3인 80 kg), 사용하중 안전율 2, 극한하중은 안전율 4, 콘슬라트 하중모델은 3종류로 구분(그중에서 가장 가혹한 모델 C로 설계)
■ SUPER Concrete를 사용한 콘슬라트 15 , 20, 25, 30, 35, 40mm두께별 검토결과, 두께 40mm에서 안전한 것으로 판단됨
- SUPER Concrete용 프리믹싱 결합재 사용 축사 시작품 3건 제작
■ 기존 축사 패널에 비해 무게 50% 저감(168 kg → 80 kg), 내마모성 획기적 향상
■ 세계 최초 SUPER Concrete 축사 콘슬라트(1,100×1,100×40mm), 배드(1,100×1,100×35mm), 오수슬러지 탱크(2310×1100×12,000mm) 상용화를 위한 시작품 제작
- SUPER Concrete 프리믹싱 결합재 사용 축사 패널 현장적용 1건
: SUPER Concrete 사용 축사 콘슬라트, 울타리 등을 제작하여 돈사 모니터링 실시
- SUPER Concrete용 축사패널 경제성 검토
· 기존 콘슬라트 비교시 9.6% 이상의 경제성 확보
◦ SUPER Concrete 활용 ㈜KSC-지엘과 260억 원 투자 협약
◦ 참여기업인 ㈜KSC의 YTN 사이언스[극찬기업] 홍보
◦ 아시아 콘크리트 엑스포에 참가하여 10여종 이상 SUPER Concrete 제품 홍보
◦ Burglary Resistant Vault Door and Modular Panel Class 2, UL608 인증 획득
(출처 : 요약문 5p)
Abstract
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IV. CONTENTS AND RESULTS
◦ Optimization of the SUPER Concrete binder composition
- It was found that CSA is preferred over CAC in terms of improving the setting characteristic and early strength development of SUPER Concrete.
- It is necessary to incorporate a set-accelerator such as CAC an
IV. CONTENTS AND RESULTS
◦ Optimization of the SUPER Concrete binder composition
- It was found that CSA is preferred over CAC in terms of improving the setting characteristic and early strength development of SUPER Concrete.
- It is necessary to incorporate a set-accelerator such as CAC and CSA along with a retarder in order to meet the project goal.
- It was found that both SG and BX are needed to control the setting time
◦ Evaluation of the performance of SUPER Concrete premixed binder
- The mini-flow of the premixed binders was in a range of 190~210 mm, showing insignificant variations according to the suppliers.
- The compressive strength of 120 and 150MPa class specimens was 112.9~120.3 and 168.6~187.3MPa, respectively, showing a notable difference according to the suppliers.
- The difference in the price of the materials was 2.5 times, thus the materials from ‘E’ supplier was chosen. This allows development of excellent mechanical and construction properties, and secures economic viability of the technology.
- Use of a powder-type shrinkage reducer provides better resistance against shrinakge after 3 days of curing, in comparison with a liquid-type shrinkage reducer, and both presented a similar level of shrinkage after 28 days. It can be concluded that powder-type shrinkage reducers can be incorporated in the premixed binder to bring notable effects on the shrinkage reduction in SUPER Concrete.
◦ Development of three SUPER Concrete premixed and high early strength binders, and prototype
- Three different classes of premixed binders were produced from the actual production lines: 120MPa (small package, ton-package and BCT), 150MPa (small package, ton-package and BCT) and high early strength 120MPa (small package, ton-package and BCT)
- Use of set-accelerators and optimizing the binder composition led to reducing the setting time by 75% (24 hours → 6 hours), allowing development of 20MPa compressive strength within 6 hours.
- The high early strength premixed binder provides a reduced cost associated with using molds and a faster production rate.
- The premixed binder promotes production of SUPER Concrete using a ready-mixed concrete truck: the previous SUPER Concrete necessitated 6 different powders, which makes it difficult to expand the production in a larger scale using a ready-mixed concrete truck. The premixed binder developed in this project allows production in a larger scale.
◦ Validation of homogeneity in the mixture identified by the samples obtained from the factory
- The homogeneity of the products produced from the production line installed at KSC Co. Ltd. needed to be checked.
- The premixed binder 1 M3 was produced, packed in a small package (25 kg/package, and 84 packages per mixing), and one package was randomly selected for the homogeneity test (slump flow and compressive strength).
- The slump flow was 970, 965 and 970mm, and the compressive strength was 124.9, 124.0 and 126.5MPa, confirming the homogeneity in the premixed products.
◦ Premixed SUPER Concrete binder and commercialization of shed panels made from the same
- 3 cases of commercialization of premixed SUPER Concrete
■ Commercialization of 150MPa class SUPER Concrete for predam products
■ Commercialization of 150MPa premixed SUPER Concrete binder for grouts used in cable bridges
■ Commercialization of 120MPa class premixed SUPER Concrete binder for atypical structures
- Three prototypes of shed panels made using the premixed SUPER Concrete binder
■ A notable reduction in the weight of the panel by 50% (168 kg → 80 kg), and improved abrasion resistance
■ The world’s first SUPER Concrete-based shed prototypes consisting of conslat (1,100㎜ × 1,100㎜ × 40㎜), bed (1,100㎜ × 1,100㎜ × 35㎜), wastewater sludge tank (2,310㎜ × 1,100㎜ × 12,000㎜)
- 1 field application of shed panels made of the premixed SUPER Concrete binder:initiated monitoring the conslat, fences made of SUPER Concrete
- Evaluation of economic aspects of SUPER Concrete-based shed panels
■ The economic viability is increased by 9.6% in comparison with previous conslat products
◦ Agreed upon 26 billion KRW investment with KSC Co. Ltd – GL for utilization of SUPER Concrete
(source: Executive Summary 10p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 3
- 요약문 ... 4
- Executive Summary ... 9
- 목차 ... 15
- 표목차 ... 18
- 그림목차 ... 19
- 제1장 서론 ... 22
- 1. 연구배경 및 필요성 ... 22
- 1.1 연구개요 ... 22
- 1.2 지원 배경 및 필요성 ... 23
- 1.3 지원 대상기업 일반현황 ... 27
- 1.4 기업 애로 사항 및 지원내용 ... 28
- 1.5 주요사업 추진 필요성 ... 29
- 1.6 연구개발의 국내외 현황 ... 29
- 1.7 특허지도 현황 ... 32
- 1.8 타사업과 연계성 및 차별성 ... 35
- 1.9 연구개발의 목표 및 내용 ... 37
- 1.10 기술 지도(Technology Road Map) ... 40
- 1.11 연구추진체계 및 전략 ... 41
- 제2장 SUPER Concrete용 조강형 결합재 구성 최적화 ... 44
- 1. 개요 ... 44
- 2. SUPER Concrete용 조강형 결합재 구성재료 설계 ... 45
- 2.1 실험 개요 ... 45
- 2.2 실험체 제작 및 실험방법 ... 46
- 2.3 실험 결과 및 분석 ... 50
- 3. SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재 구성 최적화 ... 64
- 3.1 실험 개요 ... 64
- 3.2 실험 결과 및 분석 ... 65
- 4. 소결 ... 71
- 제3장 SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재의 성능 평가 ... 72
- 1. 개요 ... 72
- 2. 조강형 프리믹싱 결합재의 성능 평가 ... 72
- 2.1 개요 ... 72
- 2.2 프리믹싱 결합재의 성능 평가 ... 73
- 3. 소결 ... 82
- 제4장 SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재의 적용성 평가 ... 84
- 1. 개요 ... 84
- 2. SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재 시제품 생산 ... 85
- 3. SUPER Concrete 프리믹싱 결합재의 성능 평가 ... 87
- 3.1 개요 ... 87
- 3.2 실험결과 ... 87
- 4. 1액형 프리믹싱 결합재 선정을 위한 시공성능 평가 ... 89
- 4.1 개요 ... 89
- 4.2 분말형 고성능 감수제의 성능 평가 ... 89
- 5. 생산공장에서 제조된 프리믹싱 결합재의 균질성 평가 ... 94
- 6. SUPER Concrete의 제조원가 절감을 위한 저가 강섬유 검토 ... 97
- 6.1 개요 ... 97
- 6.2 실험결과 및 분석 ... 99
- 7. SUPER Concrete의 돈사 콘슬라트 설계 및 구조검토 ... 103
- 7.1 돈사 콘슬라트 관련기준 ... 103
- 7.2 설계기준 설정 ... 103
- 7.3 다양한 두께 및 형상에 따른 구조성능 평가 ... 105
- 7.4 SUPER Concrete 사용 타설방향에 따른 휨인장강도 특성 ... 107
- 8. 프리믹싱 결합재 사용 축사 시작품 및 현장적용 ... 109
- 9. SUPER Concrete용 축사패널의 경제성 검토 ... 113
- 9.1 사업성 분석 ... 113
- 9.2 경제성 분석 ... 115
- 9.3 스마트 축사(농림부 홈페이지) ... 116
- 10. SUPER Concrete용 프리믹싱 결합재 상용화 ... 119
- 10.1 SUPER Concrete용 우수 저류구조물용 프리믹싱 결합재 ... 120
- 10.2 SUPER Concrete용 케이블 교량 충전용 그라우트 결합재 ... 126
- 10.3 SUPER Concrete BCT용 프리믹싱 결합재 현장적용 (21년 11월) ... 129
- 10.4 SUPER Concrete 프리믹싱 결합재의 건축 외장재 현장적용 ... 130
- 11. 기타 성과 ... 131
- 12. 소결 ... 137
- 제5장 SUPER Conrete 축사 패널을 위한 발열 콘크리트 개발 ... 142
- 1. 개요 ... 142
- 1.1 탄소나노뉴브(Carbon Nano Tube, CNT) ... 143
- 1.2 CNT를 활용한 발열 SUPER Concrete 시험 ... 143
- 1.3 CNT를 활용한 SUPER Concrete 실험결과 ... 145
- 2. 소결 ... 154
- 제6장 결론 ... 156
- 1. 연구결과 요약 ... 156
- 1.1 SUPER Concrete용 조강형 결합재 구성 최적화 ... 156
- 1.2 SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재의 성능 평가 ... 156
- 1.3 SUPER Concrete용 조강형 프리믹싱 결합재의 적용성 평가 ... 159
- 2. 연구성과 활용계획 ... 162
- 2.1 연구성과 활용계획 ... 162
- 2.2 연구성과 활용 및 사업화 계획 ... 162
- 2.3 파급효과 ... 163
- 참고문헌 ... 166
- 서지자료 ... 169
- 끝페이지 ... 170
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