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조강형 결합재를 활용한 프리스트레스트 콘크리트의 강도 특성
조일호 ( Ilho Cho ),성찬용 ( Chanyong Sung ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
해상에 위치한 장대교량 구조물은 콘크리트 고강도화 및 단면 최소화를 위해 프리스트레스트 콘크리트 시공이 이루어 지며, 프리스트레스트 콘크리트는 인장력 도입을 위해 비교적 높은 초기강도를 가지고 있어야 한다. 그러나 이러한 해상의 장대교량 구조물에 염해방지와 같은 내구적인 특성을 감안하여 고로슬래그 시멘트와 같이 잠재수경성 반응을 하는 시멘트를 포함하는 해양콘크리트를 사용하는 경우, 초기강도 발현이 늦어지게 되고 동절기나 바람이 많은 해안가와 같이 외부 환경이 열악한 경우에는 발현되는 콘크리트의 강도가 예상보다 낮아지는 현상이 발생할 수 있으며, 그에 따른 콘크리트의 품질저하, 시공기간 지연 등의 문제를 야기하게 된다. 이에 본 연구에서는 조강형 결합재를 활용하여 초기반응성을 향상시켜 강도 특성에 대한 기초자료를 제공하고자 한다. 사용재료는 국내산 2종 슬래그 시멘트와 T사에서 개발한 조강형 결합재, 비중이 2.62인 쇄석골재를 사용하였다. 슬래그 시멘트의 강도 발현 특성을 확인하기 위한 실험 배합비는 목표 슬럼프 150±25mm, 목표 공기량 4.5 ± 1.5%, 조강형 결합재는 슬래그 시멘트 대비 3%와 5%를 치환하였으며, 조강형 결합재의 혼입율에 따라 S/a를 조정하여 적절한 위커빌리티를 확보하였다. 조강형 결합재를 슬래그 시멘트 대비 3%와 5%를 사용할 시 물-결합재비(W/B) 40%이하인 경우에는 콘크리트의 규격에 관계없이 초기강도가 10 ~ 20%의 강도가 증가되었고, 장기적으로는 조강형 결합재를 혼입하지 않은 배합과 강도발현 특성이 유사하게 나타났다. 프리스트레스트 콘크리트 압축강도의 경우 조강형 저탄소는 조강형 결합재 치환에 따른 수화반응 촉진으로 종전의 개량형 배합에 비해 우수한 강도값을 나타내었다. 따라서, 조강형 결합재와 슬래그 시멘트의 강도발현 특성 결과, 슬래그 시멘트의 조성비율 및 사용 목적에 따라 다양한 용도로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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조일호 ( Ilho Cho ),성찬용 ( Chanyong Sung ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
본 연구는 지하차도 박스 구조물 기초에 시멘트 조건과 슬래그 미분말 및 플라이애시 조건에 따른 매스콘크리트의 슬럼프 플로우, 공기량, 압축강도 등의 레미콘 물성과 수화열 해석에 따른 현장적용에 관한 것으로, 저발열형 레미콘을 사용한 매스콘크리트의 기초자료로 활용하는데 그 목적이 있다. 사용된 시멘트는 분말도 3,515㎠/g, 비중 3.14g/㎤인 보통포틀랜드시멘트 1종을, 잔골재는 조립률 2.61, 표면건조포화상태의 밀도 2.59g/㎤, 점토덩어리 0.26%인 강모래와 부순모래의 혼합사를, 플라이애시는 분말도 3,392㎠/g, 강열감량 4.7%, 비중 2.24g/㎤인 정제된 것을, 슬래그 미분말은 플로우 값 108, 활성도지수(28일) 103, 비표면적 4,417㎠/g, 염기도 1.80, 비중 2.90g/㎤인 것을, 혼화제는 주성분이 조기강도용 폴리카르본산계이고, 감수율이 21.4%, 비중(20℃) 1.037g/㎤, 전체알칼리량 0.007kg/㎡인 고성능AE감수제 표준형을, 물은 현탁물질의 양 0.037g/ι, 염소 이온량이 28.7ppm인 것을 사용하였다. 사용된 레미콘의 배합은 배합설정 기준에 따라 슬래그 미분말과 플라이애시의 2성분계 조건과 고성능AE 감수제에 따른 시험비빔에 의해 결정하였다. 플라이애시와 슬래그 미분말를 기본으로한 배합조건으로 단위수량 166kg/㎥이하, 단위결합재량 361kg/㎥, 고성능AE감수제 0.75%, 공기량 4.5±1.5%, 염화물 이온량 0.3kg/㎥ 이하, 물-결합재비 45.9%이하로 하여 배합강도 27MPa 이상 까지의 범위를 대상으로 하였다. 시험방법은 슬럼프 플로우(KS L 5105), 공기량(KS F 2421), 압축강도(KS F 2405) 등의 시험을 하였으며, 수화열 계측항목은 콘크리트 내부온도 및 외기온도를 측정하였고, 센서는 T-type 열전대를, 계측장비로는 데이터 자동측정 기록계를 사용하였다. 계측시 열전대는 구조물 중앙부의 중심부, 표면부 및 하부 그리고 외기에 설치하여 구조물 내·외부 온도변화를 계측하였다. 표면부의 계측센서는 구조물 표면에서 내부로 약 100mm 지점이며, 하부 계측센서 역시 구조물 하부에서 내부로 약 100mm 지점에 설치하였다. 또한 온도센서인 열전대를 철근에 부착시켜 센서의 끝 부분이 콘크리트 타설 시 철근에 접촉되지 않도록 설치하였다. 시험결과로 슬럼프 플로우치는 140 ~ 155mm, 공기량은 3.3 ~ 3.9%로 나타났다. 이것은 슬럼프 플로우 및 공기량을 27 ~ 35MPa에서 4.5±1.5%로 하였으며, 물, 조기강도용 폴리카르본산계 혼화제로 투입량을 조절하였기 때문에 적정 슬럼프 플로우 및 공기량을 확보할 수 있었다. 압축강도의 경우도 재령 4일에서 17.1 ~ 22.5MPa, 재령 28일에서 32.0 ~ 38.3MPa로 나타났다. 이와같은 강도발현은 거푸집 탈형과 골조 공사기간에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 현장에 타설된 지하차도 기초에 대해 수화열 측정 결과, 타설 완료 후 약 57시간에 중심부 최고온도가 48.7℃를 나타내었으며, 표면부에서 43.8℃를 나타내어 내·외부 온도차가 4.9℃ 발생하였다. 최저온도균열지수 1.54로 콘크리트 표준시방서에 의거 1.5이상을 확보함으로서 수화열에 의한 온도균열의 발생을 방지할 수 있는 수준 인 것으로 나타났다. 이와같이 조기강도용 고성능AE감수제를 기본으로 한 슬래그 미분말과 플라이애시 혼용에 따른 저발열형 레미콘을 매스콘크리트에 유용하게 이용될 수 것으로 판단된다.
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