조강형 AE감수제를 사용한 콘크리트의 강도발현 특성

국문 초록 (Abstract)

최근 콘크리트 구조물 공사에서는 공기단축을 통한 경제성 확보와 동절기 초기동해방지를 위하여 콘크리트의 조기강도 발현을 요구하고 있다. 특히 현행 콘크리트 표준시방서는 기둥, 벽에서 거푸집 제거가 가능한 압축강도를 5로 규정하고 있어 이를 만족하는 강도 발현 시점은 공기단축에 매우 중요한 요인이다.
콘크리트의 조기강도 확보 방법은 단위시멘트량의 증가, 조강 및 초조강시멘트 사용, 가열양생, 촉진형 및 조강형 AE감수제를 사용하는 방법 등 크게 5가지로 분류할 수 있다. 그러나 단위시멘트량 증가와 조강시멘트의 사용 및 가열양생과 촉진형 혼화제에 의한 조기강도 발현 방법은 콘크리트의 단가상승, 초기슬럼프 로스 등으로 현장적용이 어려운 문제점을 가지고 있다. 따라서 최근에는 조강형 AE감수제를 사용한 콘크리트의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 조강형 AE감수제에 의한 콘크리트의 조기강도 발현은 온도조건과 단위시멘트량 등의 영향을 크게 받으며, 공기량 및 슬럼프 로스로 인한 시공성 저하의 문제점을 가지고 있다.
이에 본 연구에서는 조강형 AE감수제의 종류별 단위시멘트량과 양생온도 조건에 따른 압축강도발현 특성, 공기량 및 슬럼프 등의 경시변화를 검토하여 재령 24시간에 거푸집 조기 제거가 가능한 압축강도 5MPa을 발현시킬 수 있는 최적 조건을 제시하고자 하였다.
이를 위하여 실험에서는 단위시멘트량을 330, 360, 390으로 변화시켰으며, 혼화제의 종류로 표준형감수제(OP계)와, 조강형 AE감수제로 나프탈렌계(NP계)와 폴리카본산계(PC계)를 사용하였다. 또한 온도조건은 한중공사를 대상으로 5℃와 춘추기 온도를 대상으로 15℃를 설정하였다. 더 나아가 혼화제 종류와 온도조건에 따른 굳지 않은 콘크리트의 공기량 및 슬럼프의 경시변화를 검토하였다.
실험결과 온도 15℃에서 거푸집조기 제거가 가능한 압축강도 5MPa 발현 시간은 조강형 나프탈렌계 감수제를 사용한 경우 단위시멘트량 330에서 표준형 감수제에 비하여 10시간 빠른 22시간, 360에서는 7시간 빠른 20시간, 390에서는 4시간 빠른 18시간으로 나타났다. 또한 온도 5℃에서는 조강형 나프탈렌계 감수제를 사용한 경우 단위시멘트량 330에서 표준형 감수제에 비하여 10시간 빠른 32시간, 360에서는 7시간 빠른 30시간, 390에서는 4시간 빠른 27시간으로 나타났다. 따라서 양생온도가 10℃ 높아짐에 따라 압축강도 5MPa 도달시간은 10시간이 단축되었다.
콘크리트 공기량 및 슬럼프 1시간 경시변화는 공기량의 경우 조강형 폴리카본산계 감수제 1.2%, 표준형 감수제 1.6%, 조강형 나프탈렌계 감수제 1.9% 순으로 감소되었으며 슬럼프의 경우 조강형 폴리카본산계 감수제 35mm, 표준형 감수제 40mm, 조강형 나프탈렌계 감수제 70mm 감소되어 나타나 조강형 폴리카본사계 감수제가 공기량 및 슬럼프의 유지성능이 가장 우수하게 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently early strength concrete has been required for economical assurance and the prevention of frost damage in winter through air reduction in construction of concrete structures. Particularly, in current standard specifications of concrete, a compressive strength 5MPa that allows removal of forms from a pillar and wall be possible, so the time of the intensity expression is a very critical element of air reduction.
Early strength method of concrete is broadly classified into five categories such as increasing unit weight of cement, using high early strength or ultra high early strength cement, heating cure, and using promoting or high early strength AE water reducing agent. However early strength concrete expression of increasing unit weight of cement and using high early strength cement or heating cure and promoting compound have difficulties being applied in the field due to higher unit cost of concrete and early slump loss. Therefore, recently the study of using high early strength AE water reducing agent concrete is actively proceeding. But early strength concrete expression of high early strength AE water reducing agent is affected by temperature conditions and unit weight of cement increasing, and there are problems of construction decline from slump and loss of airspace.
This study presented the optimum condition revealing compressive strength 5MPa which has the possibility of removal of form in 24 hours, and researched the changes of unit weight of cement types of high early strength AE water reducing agents, characteristic of compressive strength expression as cure temperature conditions and slump or airspace.
For this study, unit weight of cement was changed by 330, 360, 390 and the kind of compound was OP, high early strength AE water reducing agents used were NP and PC. Also, the temperature condition set up 5℃ for cold season construction, 15℃ for spring and autumn. Furthermore, slump and airspace changes of not hardened concrete as compound kind and temperature condition were studied.
Test results showed at 15℃ with compressive strength of 5MPa that premature removal of form was possible in case of using highly early strength PC water reducing agent with unit weight of cement 360 ; 22hours faster than 10, unit weight 360 ; 20hours faster than 7, unit weight 390 ; 18 hours faster than 4 comparing with OP water reducing agent. And at 5℃ in case of using highly early strength PC water reducing agent with unit weight of cement 330 ; 32hours faster than 10, unit weight 360 ; 30hours faster than 7, unit weight390 ; 27hours faster than 4 comparing with OP water reducing agent. Therefore as the temperature rises 10℃, compressive strength of 5MPa reaching hour shortens 10 hours.
One hour change of concrete airspace and slump showed decreasing PC 1.2%, OP 1.6% and NP 1.9% in order in case of airspace, and in case of slump it showed decreasing PC 35mm, OP 40mm and NP 70mm in order. It means that high early strength PC water reducing agent showed high maintainability on airspace and slump.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 1.1 연구목적 = 1
• 1.2 연구동향 = 3
• 1.3 연구내용 = 6
• 1.4 연구의 구성 = 7
• 2. 이론적 배경 = 9
• 2.1 조기강도 콘크리트의 개요 = 9
• 2.2 콘크리트의 조기강도 발현 방법 = 12
• 2.2.1 조강 및 초조강 시멘트를 사용한 조기강도 발현 = 13
• 2.2.2 고온촉진양생을 통한 조기강도 발현 = 19
• 2.2.3 화학혼화제에 의한 강도발현 = 28
• 3. 실험계획 및 방법 = 32
• 3.1 사용재료의 특성 = 32
• 3.1.1 시멘트 = 32
• 3.1.2 골재 = 32
• 3.1.3 혼화제 = 33
• 3.2 실험계획 = 35
• 3.3 실험방법 = 37
• 3.3.1 콘크리트의 배합 및 공시체 제작 = 37
• 3.3.2 공기량 시험 = 38
• 3.3.3 슬럼프 시험 = 38
• 3.3.4 응결특성 시험 = 39
• 3.3.5 압축강도 시험 = 40
• 4. 실험결과 및 고찰 = 41
• 4.1 굳지 않은 콘크리트의 특성 = 41
• 4.1.1 개요 = 41
• 4.1.2 공기량 = 43
• 4.1.3 슬럼프 = 45
• 4.1.4 응결특성 = 47
• 4.2 경화 콘크리트의 특성 = 49
• 4.2.1 개요 = 49
• 4.2.2 단위시멘트량에 따른 압축강도 특성 = 51
• 4.2.3 혼화제 종류에 따른 압축강도 특성 = 54
• 4.2.4 양생온도에 따른 압축강도 특성 = 56
• 5. 결론 = 60
• 참고문헌 = 62
• (Abstract) = 64
• (초록) = 67