비파괴 측정법을 이용한 지연제 첨가 시멘트 페이스트의 응결 평가

안유리,전유빈,임홍재 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.4

Controlling the setting time of cementitious materials is one of the most important factors in securing early-age performance of concrete structures. Recently, the use of retarding admixtures, which enable the inhibition of some hydration products to control the securing time due to average temperature rise is suggested. Although various non-destructive evaluation methods have been proposed to evaluate cement hydration and hardening of cement-based materials to overcome the limitations of Vicat needle test, experimental research is still required to use the non-destructive evaluation method with added retarding admixtures. In this study, measurements of electrical resistivity and ultrasonic wave velocity in early-aged cement pastes were performed according to the addition of retarding admixture(tartaric acid). The setting time of the cement pastes was evaluated by obtained rising time of the both non-destructive measurements. As a result, the possibility of evaluating the setting delay in cement pastes was confirmed through comparative analysis with the initial and final setting times by Vicat test. In addition, X-ray diffraction results at the rising time of electrical resistivity showed a key hydration product affecting the setting delay. 시멘트계 재료의 응결시간 제어는 초기 콘크리트 성능 확보를 위한 중요한 평가 요소 중 하나이다. 최근 평균 기온 상승으로 특정 수화물 생성 억제 및 응결시간 제어를 위한 지연제의 사용이 권장되고 있다. 비카트 침 등 관입저항 측정 시험법의 한계를 극복하기 위해 응결시점 평가를 위한 다양한 비파괴 평가 기법이 제안되고 있지만, 지연제 사용에 따른 비파괴 평가법 사용 가능성 확보를 위해서는 여전히 실험적 연구 수행이 요구되고 있다. 본 연구에서는 타타르산 지연제를 사용하여 시멘트 페이스트의 응결 지연을 유도하고, 비카트 침 시험과 함께 전기비저항과 초음파 속도 모니터링을 수행하였다. 두 비파괴 측정 결과의 상승시점 결정을 통해 시멘트 페이스트의 응결시점을 평가하고, 비카트 침 측정을 통한 초결 및 종결 시점과의 분석으로 지연제 사용에 따른 응결 지연 현상 평가 가능성을 확인하였다. 또한 전기비저항 상승시점에 대한 X선 회절 분석을 통해 타타르산 지연제 사용에 따른 수화반응 변화를 측정하고 전기비저항 측정의 응결 지연 평가에 영향을 주는 주요 수화물을 확인하였다.

초고성능 섬유보강 콘크리트(UHPFRC)의 재료 특성 및 예측모델 1 : 응결 및 수축 특성과 인장거동 평가

류두열,박정준,김성욱,윤영수 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 A Vol.32 No.5A

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크로, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄서예수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다. Recently, ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) having over 180 MPa compressive strength and 10MPa tensile strength has been developed in Korea. Howerver, UHPFRC represents different material properties with normal concrete (NC) and conventional high performance concrete (HPC) such as a high early autogenous shrinkage and a rapid dry on the surface, because it has a low water-binder ratio and high fineness admixtures without coarse aggregate. In this study, therefore, to propose suitable experimental methods and regulations, and to evaluate mechanical properties at a very early age for UHPFRC, setting, shrinkage and tensile tests were performed. From the setting test results, paraffin oil was an appropriate material to prevent drying effect on the surface, because if paraffin oil is applied on the surface, it can efficiently prevent the drying effect and does not disturb or catalyze the hydration of cement. From the ring-test results, it was defined that the shrinkage stress is generated at the time when the graph tendency of temperature and strain of inner steel ring is changed. By comparing with setting test result, the shrinkage stress was firstly occurred as the penetration resistance of 1.5 MPa was obtained, and it was about 0.6 and 2.1 hour faster than those of initial and final sets. So, the starting time of autogenous shrinkage measurement (time-zero) of UHPFRC was determined when the penetration resistance of 1.5 MPa was obtained. Finally, the thensile strength and elastic modulus of UHPFRC were measured from near initial setting time by using very early age tensile test apparatus, and the prediction models for tensile strength and elastic modulus were proposed.

매입형 센서를 활용한 시멘트 풀의 응결 시간 측정

신경준(Kyung-Joon Shin),이도근(Do-Keun Lee),서동완(Dong-Wan Seo),유철민(Chul-Min Yoo),임민혁(Min-Hyuk Lim),임성환(Sung-Hwan Lim) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.4

본 연구에서는 시멘트풀 및 모르타르의 초기재령 변형률 거동을 측정할 수 있는 경제적인 매입형 링센서를 고안하였고, 이를 활용하여 시멘트 풀 및 모르타르의 응결시간을 편리하게 측정할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. W/C가 0.30, 0.35, 0.40, 0.45인 배합들에 대하여 실험 연구를 수행하였다. 기존의 비카침과 관입저항침에 의해 측정된 응결시간과 제안된 방법에 의한 응결시간을 비교하였다. 실험결과에 따르면 개발된 링센서는 초기의 팽창거동이 수축거동으로 변화하는 수축의 시작시점을 정확하게 측정할 수 있었다. 또한, 수축 시작 시점을 응결에 대한 합리적인 기준으로 간주할 수 있었으며, 이는 기존 방법의 초결시간과 유사한 것으로 평가되었다. The present study proposes an economical embedded ring-sensor that can measure a strain behavior of cement paste and mortar in early age. Using the proposed ring-sensor, the experimental method is proposed that can measure the setting time of the cement paste and mortar conveniently. The experimental study has been conducted using the mixtures of which W/C are 0.30, 0.35, 0.40, and 0.45. From the test result, the setting times measured by convectional test methods such as vicat method and penetration resistance method are compared with the setting time proposed by this study. The result reveals that the proposed ring-sensor can effectively measure the early age behavior so that can evaluate the time when the contraction starts. In addition, the contraction starting time can be regarded as a rational setting time, which is similar to the initial setting of convectional test methods.

응결시간 추정기에 의한 콘크리트 표면마감시간 관리의 가능성 분석

한수환,김종,한민철,한천구 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.3

This study attempts to find a correlation between the hardness of the set meter and from analyzing the field applicability, to propose a scientific setting time determination method when working on concrete surface finishing. The results indicated that surface finish time management is possible if the concrete surface finish work at the site manages to start at the initial time before and after 45HD of the set meter hardness. Further analysis is needed to collect enough data to statistically process at more work sites to prove its effectiveness. Overall, if the concrete surface finishing work hours reach a consensus in practical application, it could contribute to the transformation of quality scientific management. 본 연구는 콘크리트 표면마감 작업시 과학적인 응결시간 판정방법을 제안하고자 건축공사 현장에서 주로 사용하는 레미콘 배합에 대하여 Settimeter의 경도치와 상관성을 도출하고, 현장적용을 실시하여 Settimeter의 현장적용 가능성을 분석하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 실무에서 이용하는 21, 40 및 60MPa의 레미콘을 양생온도 5℃, 20℃ 및 35℃로 변화시켜 응결시간을 측정하였는데, 높은 호칭강도에 따른 단위시멘트량 증가, 고온조건에 따른 수화촉진으로 응결시간이 촉진된 것을 확인할 수 있었다. 2) 응결시간을 측정하는 프록터 관입저항치와 개발된 Settimeter의 경도치는 유사한 계측경향을 나타내었는데, 호칭강도 및 양생온도와 같은 경도치에 영향을 미칠수 있는 인자들의 경우 Settimeter의 경도치에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 3) 실무의 아파트 지하주차장에 표면마감을 진행하는 단계에서 표면마감 시간을 검토하여 본 결과 0~20HD에서 면 고르기 마감 및 블리딩수 제거를 개시하였고, 50~60HD에서 피니셔 마감을 시작하여 80~90HD에서 피니셔 마감을 종료하는 것으로 나타났다. 따라서 실무의 콘크리트 표면마감 작업은 실험실에서 도출한 응결시간 보다 약간 늦어지는 경향이 있었지만, 상당부분 유사하여 실무의 표면마감 작업시간 관리에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 4) 이상의 결과를 종합하면 현장의 콘크리트 표면마감 작업은 약간의 지연이 있으나, 문헌적으로 알려져 있는 초결 및 종결시기에 표면마감 작업이 진행되고 있는 것으로 나타났다. 또한, 표면마감 작업시기와 Settimeter로 측정된 경도치의 초결 및 종결 경도치 기준을 비교하였을 때 측정된 경도치에 따라 약간의 지연된 초결시점에서 표면마감 작업을 실시하여 종결시점에 표면마감 작업을 종료하는 것을 확인하였다. 따라서 현장의 콘크리트 표면마감작업은 콘크리트가 소성상태인 Settimeter 경도치 45HD 전후의 초결 시간에서 마감을 시작하여 80HD 전후인 종결 시간에서 종료하는 것으로 관리하면 과학적인 표면 마감시간 관리가 가능할 것으로 사료된다. 금후의 과제로는 더 많은 실무현장에서 데이터를 충분히 수집하여 통계처리하여 이의 유용성만 입증된다면 실무에서 기능공의 감에 의하여 관리되던 콘크리트 표면마감 작업시간을 과학적인 품질관리로 변모해질 수 있을 것으로 종합 판단된다.

AI기반 콘크리트 마감 자동화 시스템용 응결추정계의 물시멘트비에 따른 응결추정 평가

박재웅 ( Park Jae-woong ),정준택 ( Jeong Jun-taek ),임군수 ( Lim Gun-su ),한준희 ( Han Jun-hui ),김종 ( Kim Jong ),한민철 ( Han Min-cheol ) 한국건축시공학회 2023 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2

This study aims to compare the hardness value development characteristics according to the water-cement ratio during a series of experiments to develop a setting estimator for an AI-based concrete finishing automation system. For the test variables, water-cement ratios are varied with 30, 40 and 50%. Proctor penetration test and surface hardness test by setting time estimator are conducted to estimate the setting time. For the effect of water-cement ratios, they did not affect the surface hardness either, while initial set time and final set time are not constant with water-cement ratios.

등가재령 방법에 의한 고로슬래그 미분말 다량치환 콘크리트의 응결시간 예측

한천구,한민철,김성환 大韓建築學會 2010 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol. No.

<P>The objective of the paper is to investigate the effect of blast furnace slag(BS) on setting time of the concrete subjected to various curing temperature and then, to predict setting time of the concrete incorporating BS considering equivalent age. As expected, the addition of BS resulted in a delay of setting time in proportional to their amounts. Low curing temperature and BS addition is critical factors to retard setting time. To predict setting time, equivalent age method, which considers hydration reaction of cement and water. Apparent activiation energy(Ea) is calculated around 15~19KJ/mol at initial set and 17~24 KJ/mol at final set according to BS contents. These values are somewhat lower than existing values by as much as 20~30%. Increase in BS contents resulted in an increase in Ea, which is partially in agreement with previous results. By doing this, prediction models for setting time are obtained in terms of BS contents and curing temperature at the stage of initial and final set. It is found that calculated setting time has good agreement with measured setting time.</P>

등가재령 방법에 의한 고로슬래그 미분말 다량치환 콘크리트의 응결시간 예측

한천구(Han Cheon-Goo),한민철(Han Min-Cheol),김성환(Kim Seong-Whan) 대한건축학회 2010 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.26 No.4

The objective of the paper is to investigate the effect of blast furnace slag(BS) on setting time of the concrete subjected to various curing temperature and then, to predict setting time of the concrete incorporating BS considering equivalent age. As expected, the addition of BS resulted in a delay of setting time in proportional to their amounts. Low curing temperature and BS addition is critical factors to retard setting time. To predict setting time, equivalent age method, which considers hydration reaction of cement and water. Apparent activiation energy(Ea) is calculated around 15~19KJ/mol at initial set and 17~24 KJ/mol at final set according to BS contents. These values are somewhat lower than existing values by as much as 20~30%. Increase in BS contents resulted in an increase in Ea, which is partially in agreement with previous results. By doing this, prediction models for setting time are obtained in terms of BS contents and curing temperature at the stage of initial and final set. It is found that calculated setting time has good agreement with measured setting time.

혼화재를 조합 사용한 초지연 콘크리트의 응결시간 추정

한민철 한국건축시공학회 2008 한국건축시공학회지 Vol.8 No.3

This study provides the setting time prediction method of super retarding concrete incorporating mineral admixtures at the same time including fly ash(FA), blast furnace slag(BS) based on maturity method. The setting time was retarded, as super retarding agent contents increase and curing temperature decreases. In addition, apparent activation energy by Arrhenius function was ranged from 24~35KJ/mol with slightly difference along with mixture proportion. This value is smaller than existing value 30~50 KJ/mol. It is indicated that equivalent age using setting time can be a proper method to predict setting time and it also exhibited comparable relativity between prediction value and measurement value. Therefore, this study provided setting time prediction value with super retarding agent contents and mineral admixture combination. Setting time prediction equation provided herein is possibly valid for estimating precise setting time of the super retarding concrete at the job site.

세티메타를 이용한 초지연 모르타르의 응결시간 추정

정영진 ( Jeong Yeong-jin ),현승용 ( Hyun Seung-yong ),한준희 ( Han Jun-hui ),김종 ( Kim Jong ),한민철 ( Han Min-cheol ) 한국건축시공학회 2023 한국건축시공학회지 Vol.23 No.6

This study investigates the delay in setting characteristics of mortar influenced by variations in super retarding agent(SRA) content, curing temperature, and strength levels. Utilizing a settimeter, the research introduces an objective approach to accurately determine the setting time of concrete with SRA under diverse environmental and material mixing conditions at construction sites. The findings indicate that the settimeter, in conjunction with a nonlinear regression model, can effectively estimate the setting time of super retarding mortar. Optimal management of the initial setting is recommended at approximately 45ST and the final setting around 80ST. This methodology enables more effective quality control in the setting times of super retarding concrete.

혼화재 종류별 온도 변화에 따른 시멘트 모르터의 응결 및 강도발현 특성

주은희,손명수,차천수,황인성,김성수,한천구 대한건축학회 2004 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.24 No.1(구조계)

In this paper, setting and strength development of cement mortar are discussed under various mineral admixture content and curing temperature. Setting time exhibited an increasing tendency with an increase in curing temperature. Under low curing temperature, use of CKD resulted in a reduction in setting retarding, whereas FA and BS retarded the setting time of cement mortar. For compressive strength, high curing temperature and age leaded to an increase in compressive strength of concrete. Under low curing temperature, the use of CKD resulted in an enhancement of compressive strength at early stage, and exhibited a similar level of compressive strength with plain concrete. For this reason, use of CKD in cold weather concreting has positive effect on strength development at low curing temperature under early age.