이 연구의 목적은 양생조건이 물-결합재비가 15%인 알칼리 활성 슬래그 기반 복합재료의 압축 및 인장거동에 미치는 영향을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 양생 조건을 다르게 하여 실험체를 제작한 후 압축강도와 인장실험을 수행하였다. 실험 결과 고온 양생과 기중 양생을 적용함에 따라 매트릭스의 압축강도와 균열강도는 감소한 반면 인장변형성능은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 고온 양생과 기중 양생을 통해 복합재료의 균열 간격과 균열폭이 감소하는 것으로 나타났다.
현재 국내현장에서 공사기간 중 구조물의 압축강도를 확인하는 방법으로는 KS F 2403에 의한 시험용 공시체의 압축강도를 구조체 콘크리트의 압축강도로 정하고 있으며, 이 규정의 내용에는 시험용 공시체의 양생방법으로 표준수중양생(20$\pm$2$^{\circ}$C)을 하도록 규정되어 있다. 그러나 현장 타설된 콘크리트의 경우 일반 대기환경에 노출되어 사계절 온도변화의 환경하에서 양생되고 있어 실 구조물의 콘크리트 압축강도와는 큰 차이를 나타내게 된다. 따라서 본 논문에서는 현재 KS에 규정되어 있는 압축강도용 시험체의 양생방법과 현장에서 구조체의 강도 및 거푸집 탈형시기 판정 등의 품질관리를 위해 사용하는 기중양생, 봉함양생, 구조체의 코어강도, 그리고 본 연구에서 제안하는 구조체의 내부환경 조건을 양생조건으로 적용한 양생방법을 적용하여 고강도 콘크리트의 강도발현특성을 파악하여 구조체 콘크리트의 강도에 가장 근접하는 공시체 양생방법을 제안하고자 한다.
연약지반 차수 및 보강용 그라우트에 대하여 다양한 양생조건에서 초기 및 장기재령에 걸쳐 내구성에 대한 검토를 수행하였다. 그라우트는 물유리계, 급결광물계 및 아크릴고분자계를 대상으로 하였으며, 양생조건은 수도수(청수) 양생, 인공해수 양생 및 대기 양생으로 하고, 시험은 재령별 일축압축강도와 길이변화량 및 중량변화량에 대하여 수행하였다. 인공해수는 MgCl2와 MgSO4 수용액을 각각 제조하여 사용하였다. 급결광물계와 아크릴고분자계는 수도수와 인공해수에서는 내구성에 큰 변화가 없이 안정적으로 양생되는 반면 물유리의 경우 수도수에 비해 인공해수조건에서 매우 급격한 내구성 저하가 발생되었다. 대기 양생조건에서는 모든 경우에서 수도수 양생에 비해 내구성이 저하되는데, 특히 급결광물계와 물유리계에서 중량감소가 각각 약 62% 및 60%로 큰 내구성 저하가 발생되었다.
본 연구에서는 순환골재 콘크리트의 성능에 대한 양생방법의 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 순환골재 콘크리트 제조를 위하여 부순골재에 순환골재를 0, 25, 50, 75 및 100%로 대체하였으며, 증기양생한 콘크리트의 압축 및 쪼갬인장강도, 투수공극, 염소이온 침투저항성 및 건조수축을 소정의 재령에서 측정하여 수중양생한 콘크리트의 성능과 비교하였다. 실험결과에 따르면, 양생방법에 관계없이 순환 골재 대체율이 증가할수록 콘크리트의 역학적 성능은 감소하였다. 한편, 초기재령에서 증기양생된 콘크리트는 수중양생된 콘크리트와 비교하여 매우 우수한 성능을 나타내었다. 그러나, 장기재령 (28일)에서 증기양생의 효과는 초기재령에 비하여 두드러지게 나타나지 않음을 알 수 있다. 결론적으로, 본 연구의 범위 내에서 순환골재 콘크리트의 성능향상을 위하여 증기양생법의 적용이 유용할 것으로 판단된다.
양생조건이 GGBFS를 사용한 시멘트 콘크리트의 염화물이온 확산계수에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하였다. 양생조건은 기중양생 ($20{\pm}2^{\circ}C$, RH $60{\pm}5%$)과 수중양생 ($20{\pm}2^{\circ}C$)으로 구분하였으며, GGBFS 치환율은 0%(대조군), 30%, 60%로 구분하여 3가지 배합의 콘크리트를 W/B 40%, 50%, 60%로 구분하여 제작하였다. 시험은 콘크리트 압축강도평가, 염화물이온확산계수 평가를 실시하였다. 콘크리트의 압축강도는 GGBFS 치환율이 증가할수록 수중양생 대비 기중양생 시험체의 압축강도의 발현율이 감소하였다. 염화물이온확산계수 측정결과 GGBFS치환율이 증가할수록 염화물이온 확산계수가 감소하였지만, 수중양생대비 기중양생 시험체의 콘크리트 염화물이온 확산계수는 증가하여 최대 111%까지 증가하는 것을 확인하였다.
본 연구는 3종류의 시멘트 혼화용 폴리머 (SBR, PA, St/BA)를 이용하여 폴리머시멘트계 보수재의 개발을 목적으로 공시체의 제작 방법을 6가지 형태로 하여 제작한 폴리머시멘트모르타르 보수재에 대하여, 기중양생, 수중양생, 기중양생 후 동결융해 작용 및 수중양생 후 동결융해 작용을 받는 4가지 양생방법을 적용하였다. 그리고 폴리머의 종류, 양생조건, 폴리머시멘트비에 따른 폴리머시멘트모르타르 보수재의 강도 성상을 파악하고, 휨강도 시험 후의 계면 접착 파괴 유형을 검토하였다. 그 결과, 일부의 모르타르를 제외하면, 폴리머의 종류에 따른 폴리머시멘트모르타르 보수재의 압축강도 및 휨강도는 양생조건에 관계없이 St/BA를 혼입한 폴리머시멘트모르타르 보수재가 SBR 또는 PA를 이용한 것보다 우수한 것으로 나타났다. 폴리머시멘트모르타르 보수재의 휨강도 시험 후 파괴 유형은 공시체의 형상과 폴리머시멘트비에 관계없이 모든 공시체에서 계면 접착 파괴는 발생하지 않았다. 이는 폴리머 혼입에 의한 접착성 개선에 의한 것으로 판단된다. 보통시멘트모르타르에 폴리머시멘트모르타르 보수재를 적용함으로써 기중양생 또는 수중양생 후 동결융해의 반복 작용을 받는 열악한 환경하에서도 보통시멘트모르타르보다 강도 저하가 작게 나타나 폴리머 혼입에 의한 동결융해저항성능을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 폴리머시멘트모르타르를 다양한 양생조건과 보수방법에서 사용할 때 나타나는 강도 특성, 내동결융해성능 및 휨 접착 파괴 유형을 알 수 있었다.
고강도(高强度)콘크리트의 제조방법중(製造方法中) 가장 대표적(代表的)이고 실용적(實用的)인 것으로 고성능감수제(高性能減水劑)와 고온고압양생(高溫高壓養生)에 의(依)한 방법등(方法等)이 있다. 본연구(本硏究)에서는 이와같은 고강도(高强度)콘크리트로 만든 콘크리트 Pile을 원심력성형(遠心力成形)과 손다짐으로 만들어 각각(各各)에 대(對)하여 Autoclave 양생(養生), Steam 양생후(養生後) 수중(水中) 14일(日) 양생(養生) 및 표준수중양생(標準水中養生)하여 동결융해시험(凍結融解試驗)을 하였으며 각종(各種)에 대(對)하여 내구성(耐久性)의 상관적(相關的)인 관계(關係)를 규명하였다. 이들 공시체(供試體)들의 동결융해(凍結融解)에 대(對)한 내구성(耐久性)은 일반적(一般的)으로 적당량(適當量)의 공기량(空氣量)을 함유(含有)하고 있을 때 상기(上記) 여러 가지 양생(養生)에 대(對)하여 비교적(比較的) 충분(充分)한 내구성(耐久性)이 있는 것으로 판명(判明)되었으나 AE제(劑)를 사용(使用)하지 않은 경우에는 Autoclave 양생(養生)한 고강도(高强度)콘크리트는 타양생(他養生)한 고강도(高强度)콘크리트보다 강도면(强度面)에서는 높았으나 동탄성계수(動彈性係數)가 좀 낮았고 시험후(試驗後)의 내구성계수(耐久性係數)도 극(極)히 약(弱)하였다. 그러나 원심력성형(遠心力成形)한 non AE 콘크리트 Pile은 표준양생(標準養生)하였을 때 내구성계수(耐久性係數)가 100 이상(以上)이었으며 중량감소(重量減少)도 없었다는 사실로 미루어 타 공시체보다 내구성(耐久性)이 우수함을 알 수 있었다.
해안지역의 연약지반을 개량하기 위한 지반개량공법으로 가장 많이 사용되었던 모래다짐말뚝공법이나 사석치환공법은 최근 거의 사용되지 않으며, 대신 시멘트로 연약점토를 강제 교반시켜 고형화시키는 DCM(Deep Cement Mixing)공법이 많이 사용되고 있다. DCM공법이 주로 적용되는 해안지역에는 점토 이외에 모래와 같은 사질토도 존재하므로 본 연구에서는 해수에 포함된 염분과 양생방법이 시멘트로 고결된 모래의 일축압축강도에 어떤 영향을 미치는 지 연구하였다. 다섯 종류의 시멘트비를 사용하여 다짐방법으로 공시체를 제작한 다음 3일 동안 양생시켜 일축압축시험을 실시하였다. 혼합수로 해수 또는 증류수를 사용한 다음 해상에서 이루어지는 DCM공법을 고려하여 공시체를 해수에 수침시켜 양생하였다. 또한 육상조건과 비교하기 위하여 증류수로 수중양생하거나 대기중 양생도 실시하였다. 혼합수로 해수를 사용한 다음 구속압이 없는 상태로 해수에서 수중양생할 경우 공시체에 여러 균열이 발생하여 고결력이 발현되지 않았다. 시멘트비와 양생방법이 동일한 경우, 혼합수와 양생수로 해수를 사용한 공시체의 일축압축강도는 해수를 사용하지 않은 공시체보다 최대 3.5배 정도 낮게 나타났다. 또한 공시체의 수중양생 시 사용한 양생수보다는 공시체 제작 시 사용한 혼합수에 염분이 포함될 경우 강도 저하에 더 큰 영향을 미쳤다. 시멘트비가 동일한 경우, 사용한 물에 관계없이 대기중 양생한 공시체의 강도가 수중양생한 공시체보다 평균 2배 정도 높게 나타났다.
콘크리트 타설후의 습윤양생은 구조체 콘크리트의 균열 저항성, 강도, 내구성 등의 성능을 확보하기 위한 중요한 공정이다. 일반적으로 슬라브 등의 콘크리트 상부면의 습윤양생으로서 살수양생 및 시트 양생이 일반적으로 실시되고 있다. 본 연구에서는 이러한 양생방법의 종류가 시멘트 모르타르의 습기유지 특성에 미치는 영향에 대하여 검토 하고자 한다.
시멘트 대체재로 사용하는 플라이애쉬(0, 10 , 30 ,50 %)를 혼입한 콘크리트의강도발현을 관찰하기 위해 각각 21$^{\circ}C$에서 수중양생과 85$^{\circ}C$에서 증기양생방법을 채택하여 실험하였다. 수중양생한 보통 콘크리트는 플라이애쉬 혼입량이 증가할수록 조기재령에서는 낮게 강도발현을 하였으나. 28일 압축강도를 기준으로 하여 물.시멘트비를 변화한 배합비(결합재량 증가)의 실험결과는 조기강도발현이 향상되었다. 특히 플라이애쉬를 30%혼입한 콘크리트는 우수하게 강도발현을 하였다. 그리고 동일한 28일 압축강도를 갖는 배합비(결합재량 증가)에서 증기양생한 플라이애쉬콘크리트는 보통콘크리트보다 강도발현이 비슷하거나 향상되었으며, 양생온도는 플라이애쉬콘크리트의 강도발현에 많은 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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