建設産業用 高强度·高流動 콘크리트의 施工性能 및 工學的 特性에 미치는 骨材要因에 關한 實驗的 硏究

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 건축산업용 고품질 고강도·고유동콘크리트의 개발에 관한 연구의 일환으로 고강도·고유동콘크리트의 각종 구성재료 중에서 고성능감수제에 대한 측면을 고려하여 각종 고유동 특성 및 공학적 특성에 대한 검토와 아울러 각종 공학적 장기거동특성 및 내구특성에 대한 일련의 실험·실증적인 연구를 통하여 경제적이고 실용화 가능성이 높은 고강도·고유동콘크리트를 개발하고자 하는 것이다. 이를 위하여 일련의 연구진행계획에 따른 각종 실험요인과 수준을 설정하여 고강도·고유동콘크리트의 굳지않은 성상으로서 공기량, 단위용적중량, 비빔온도 및 응결성상을 평가한 후, 고유동 특성을 평가하기 위하여 슬럼프, 슬럼프-플로우, L형 플로우 시험을 행하고, 간극통과성 및 재료분리저항성을 평가하기 위하여 V로트, L형 간극통과성을 측정하였다. 또한 충전성을 평가하기 위하여 과밀배근 충전성 시험을 행하였고, 경시에 따른 컨시스턴시 및 워커빌리티의 변화도 각종 측정방법에 의하여 평가함으로써 고유동특성에 대한 다각적인 분석 및 검토를 행하였다.
또한 경화콘크리트의 각종 공학적 특성을 검토하기 위하여 압축강도의 발현성상, 동탄성계수, 초음파속도, 슈미트해머에 의한 반발도 등을 측정함으로써 압축강도와의 상관관계를 비교·분석하고 검토하는 등 일련의 연구 진행 및 프로세스를 통하여 건설산업용 고품질 고강도·고유동콘크리트를 개발하고 그 실용화를 도모하는데 본 연구의 목적이 있다.
한편, 금후의 건축구조물이 대형화, 초고층화, 다기능화 등의 요구 성능이 증가됨에 따라 다짐불요 고강도·고유동콘크리트와 같은 고강도·고유동콘크리트의 필요성이 시대적인 요구로 되어가고 있으며, 현재 건축생산현장에서는 콘크리트 구조물의 대규모화, 고층화 및 고밀도 철근 배근의 구조물 증가, 건축현장의 노무자의 고령화에 따른 기능공 및 숙련공의 절대 부족, 콘크리트 공사의 기계화 추진에 따른 콘크리트의 대량 타설화, 콘크리트 펌프공법의 보급에 따른 타설 작업자와 다짐작업자의 분화와 연계의 부족, 다짐작업에서의 인력 및 에너지 절약, 콘크리트의 이용 범위 확대, 낮은 물시멘트비의 고강도, 초고강도콘크리트의 사용 등과 같은 사항이 요구되고 있다. 이와 같이 건축현장에서 콘크리트의 충분한 타설 및 다짐이 요구되어지는 시점에 있어 작업자의 숙련도와 시공방법에 좌우되지 않는 고품질 및 고내구성의 콘크리트 구조물을 구축할 수 있도록 건설산업용 고품질 고강도·고유동콘크리트의 성능 및 품질을 장기적으로 개발하고 그 실용화에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다.11),12)
따라서 본 연구는 건설산업용 고품질 고강도·고유동콘크리트의 개발을 통하여 굳지않은 콘크리트의 시공연도를 크게 개선함과 동시에 고강도·고유동콘크리트의 각종 고유동특성의 향상 및 경시변화에 따른 슬럼프 손실 방지 및 작업성·시공성을 확보하고, 경화콘크리트의 조기강도화 및 고강도화를 기하고, 각종 장기거동특성 및 내구성을 검토함으로써 콘크리트 공사의 시공성 향상 및 공학적 특성의 향상을 기하여 사회간접시설의 대부분을 차지하고 있는 콘크리트 공사에서 건축생산성을 높이고 품질향상을 기하여 막대한 건축경제적 절감효과와 건축산업의 생산성을 높이고자 한 것으로서 건축산업용 고품질 고강도·고유동콘크리트가 건축생산 현장에서 제조 및 생산 시스템을 정비하고 확립하여 실제 건축생산현장에서 실용화함으로써 건축산업의 생산성을 높이는데 본 연구의 필요성이 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the opening of the domestic construction market results in advance of developed countries and competitive construction companies. Also the reality of our labor intensive industry makes domestic construction companies hard. Moreover it is imperative for domestic construction industry that the quality and the ability of construction concrete should be developed because of the followings.
① Aging of construction field workers as well as shortage of experts
② An increase of buildings consisted of high density bar placement because structure is changing more largely and highly.
③ The needs of the high quality of concrete according to mechanization and automation of concrete placement.
④ The high quality and durability of concrete
⑤ Demanding for the expansion of concrete application
Therefore the purpose of this study is aimed of developing a high performance concrete that is fitted domestic construction for the economic advance and utilization of the high quality, intensity and flow concrete.
This paper consists of as follows.
In chapter 1, It is suggested that the contents and range of this research is to know about quality and statistics of concrete product and the purpose and necessity of this research for economical development and practical utilizing of the concrete high strength and self-compacting in the construction field.
In chapter 2, It is considered that choice the different base properties to study experimental the fluctuating properties of the concrete High strength and Self-Compacting of fly ash placement with a kind of fine aggregate and apply the fly ash placement of each the case about self-compacting, gap passage, separate resistance.
In chapter 3, It is practically scrutinized the concrete high strength and self-compacting can be used structural material in the point of material view by operating practical study about engineering characteristic of performance evaluation and feature of the concrete high strength and self-compacting according to the coarse aggregate size and ratio of fine aggregate.
In chapter 4, the overall conclusion of this study is mentioned
The result of this study can be summarized as follows.
◎ Fluctuating properties of concrete high strength and flowing according to kind of fine aggregate with ratio of fly ash
(1) It is considered that mix design is appliance of fly ash replacement to right with fine aggregate that fineness modulus is presented that flowing contain time is river sand, crushed sand and sea sand so to ensure flowing contain time of high strength and flowing concrete that increased the ratio of fly ash with flowing contain time.
(2) In case of crushed sand and sea sand, if it have area of high-flow, it appears frequently in bad area of separate passing ability. And if only high-strength·flowing concrete have high-slump flow, it appears that it have bad chance of separate passing ability and packing ability, in case of high-fineness modulus and rough aggregate when V-rot fall down, because of collision and friction-action with each other aggregate. So possession of separate passing ability and packing ability on lines of particle shape of aggregate and fineness·fine grain degree will be careful.
(3) If fly-ash have low substitution rate, weight-ratio of coarse aggregate have a high-difference. Specially in case of crushed sand, when fly-ash substitution rate is 15% and 30%, weight-ratio of coarse aggregate have a over 8% difference so chance of aggregate-separation relatively will be high.
(4) Every kind of flowability about high-strength·flowing concrete, packing ability and material-separation resistance have a good state in using of river sand, it have a low-fineness ratio, better than crushed sand and sea sand that has a high-fineness ratio and flat particle shape.
(5) In case of crushed sand and sea sand that has a bad grading and particle shape, it is a good choice that make a increase about content of dust on lines of kind of fine aggregate and ability of fine aggregate, you must consider every condition and test-mixing before you decide.
◎ Fluctuating characteristic and engineering characteristic of concrete high strength and flowing according to the coarse aggregate size and ratio of fine aggregate
(1) It is considered that variety of air contents and unit volume weight coarse according to aggregate size and fine aggregate ratio, 2.5～ 4.5% of air content is generally satisfied with 3~4.5% of air content that is regulated in JASS 5. The difference of air content below 1% is presented similar level when the size of coarse aggregate is 20mm~25mm. The fine aggregate ratio increase, air content is rise, too. Unit volume weight is presented more highly when the size of coarse aggregate is 25mm. Unit volume weight is decreased when fine aggregate ratio is raised.
(2) Final slump-flow value increases as the size of coarse aggregate increases. In case of fine aggregate ratio, it is contrary. This result is presented by the increase of viscosity according to increase of fine aggregate's volume.
(3) Generally, L-type gap of slump value in 20mm is presented more higher than in 25mm. The concrete that use coarse aggregate of 20mm size is more excellent than others in workability. According to increase of fine aggregate, L-type slump value decrease, so the more fine aggregate increase, the more viscosity of concrete increase. Also, in case of the large size of coarse aggregate, when fresh concrete passes in L-type gap, L-type gap of slump value is presented low because of interference, friction and engagement of aggregate with each aggregates. relatively, so the workability is considered poorly.
(4) According to the size of coarse aggregate and fine aggregate ratio, when in 20mm compressive strength per age of concrete changes, each compressive strength in age of concrete decrease generally as fine aggregate increase. But, there is not extra ordinary tendency in 25mm of coarse aggregate according to fine aggregate ratio. By in the large, the compressive strength per the size of coarse aggregate is similar to within 20mm and 25mm. Also, the changes of each non-destructive test are similar to compressive strength.
(5) It is result of study that level of high strength and flowing is revealed in compressive strength of high strength as fine aggregate ratio with coarse aggregate maximum size 20mm, 25mm is revealed 24∼29MPa(1week/4weeks≒55%) a week, 45∼53MPa(4weeks/4weeks=100%) four weeks , 55∼65MPa(8weeks/4weeks≒125%) eight weeks, therefore It is showed that possibility of development of high-quality·strength·flowing and appliance of construction field.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 및 필요성 = 1
• 1.2 연구의 목적 = 7
• 1.3 연구의 내용 및 범위 = 8
• 제 2 장 잔골재의 종류에 따른 플라이애시 대체율별 고강도․고유동 콘크리트의 각종 유동특성 = 11
• 2.1 서언 = 11
• 2.2 실험계획 및 방법 = 11
• 2.2.1 실험계획 = 12
• 2.2.2 사용재료 = 12
• 2.2.3 콘크리트 배합 = 16
• 2.2.4 굳지않은 고강도․고유동 콘크리트의 유동특성 평가시험 방법 = 25
• 2.3 실험결과의 분석 및 검토 = 25
• 2.3.1 잔골재 종류에 따른 플라이애시 대체율별 공기량과 고성능AE감수제 첨가량의 변화 = 25
• 2.3.2 잔골재 종류에 따른 플라이애시 대체율별 유동성 평가 및 분석 = 27
• 2.3.3 잔골재 종류에 따른 플라이애시 대체율별 간극통과성 평가 = 31
• 2.3.4 잔골재 종류에 따른 플라이애시 대체율별 충전성 및 분리저항성에 대한 평가 = 33
• 2.4 소결론 = 34
• 제 3 장 굵은골재 크기 및 잔골재율에 따른 고강도․고유동 콘크리트의 유동특성 및 공학적 특성 = 36
• 3.1 서언 = 36
• 3.2 실험계획 및 방법 = 36
• 3.2.1 실험계획 = 36
• 3.2.2 사용재료 = 38
• 3.2.3 콘크리트의 배합, 비빔 및 공시체 제작 = 41
• 3.2.4 굳지않은 고강도․고유동콘크리트의 유동특성 평가시험방법 = 42
• 3.2.5 경화 콘크리트의 시험방법 = 42
• 3.3 굳지않은 고강도․고유동콘크리트의 실험결과의 분석 및 검토 = 43
• 3.3.1 굵은골재 크기 및 잔골재율에 따른 공기량 및 단위용적중량의 변화 = 43
• 3.3.2 굵은골재 크기 및 잔골재율에 따른 고강도․고유동콘크리트의 각종 유동특성치의 분석 = 44
• 3.3.3 각종 유동특성 시험치의 상관관계 분석 및 검토 = 48
• 3.4 경화콘크리트의 제공학적 특성 검토 = 50
• 3.4.1 압축강도성상의 분석 및 검토 = 50
• 3.4.2 굵은골재 크기 및 잔골재율에 따른 각종 비파괴시험치의 변화 = 53
• 3.5 소결론 = 55
• 제 4 장 종합 결론 및 향후 과제 = 101
• 4.1.1 잔골재의 종류에 따른 플라이애시 대체율별 고강도․고유동콘크리트의 유동특성 = 101
• 4.1.2 굵은골재 크기 및 잔골재율에 따른 고강도․고유동콘크리트의 유동특성 및 공학적 특성 = 102
• 참고문헌 = 104
• ABSTRACT = 111