콘크리트 압축강도가 설계의 규준이 될 경우 배합비를 결정하는 방법은 여러 가지가 있으나, 파괴에너지 및 탄성계수와 같은 규준이 주어질 경우 배합비 결정에 적용하는 방법은 거의 없다. 이를 위하여 본 연구는 콘크리트 재료성질의 관계에 관한 배합설계도(Mix design diagram)를 제안하였다. 이 방법은 시멘트량, 물-시멘트 비가 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 할렬인장강도, 파괴에너지 그리고 콘크리트 특성길이(Characteristic length)에 주는 영향을 실험에 의하여 규명하였다. 시편제작을 위하여 각기 다른 물-시멘트비와 워커빌리티를 갖는 6종류의 무근콘크리트 배합이 사용되었다.
본 연구의 목적은 당사 콘크리트 배합설계 프로그램인 쌍용배합설계시스템(Ssangyong Mix Proportioning Design System ; 이하 SMPD라 칭한다)을 기본으로해서 슬래그시멘트에 대한 콘크리트 배합설계(안)을 제안함으로써 콘크리트 현장에서 합리적으로 콘크리트를 제조할 수 있도록 하는데 있다. 연구 내용은 슬래그시멘트와 보통시멘트간의 콘크리트 물성차이를 실험실적으로 규명하기 위해서 슬래그 함유량 및 양생 온도별로 슬래그시멘트의 콘크리트 강도발현특성, 물시멘트비, 단위수량변화 및 응결특성 등을 검토하였으며 그 결과를 이용하여 슬래그시멘트의 콘크리트 배합설계를 시행, 표준배합과 현장배합표를 제시하였다.
고성능 콘크리트의 개발로 인해 다양해지는 배합비에 따라, 콘크리트 초기강도 발현 시점을 예측할 수 있는 응결시점에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존의 콘크리트 응결시간 측정을 위해 사용되고 있는 관입저항시험은 습식체가름을 실시한 모르타르를 이용한 간접적인 측정법으로, 현장 타설된 콘크리트의 정확한 응결시간을 나타내기 어렵다. 따라서 콘크리트에 직접 측정이 가능한 초음파 속도 측정법, 수화열 측정법, 전기 임피던스 측정법 등 다양한 비파괴 평가 기법들이 제안되고 있다. 본 연구에서는 수화 반응에 따른 시멘트계 재료 내부 전기전도성 변화를 측정하는 4-전극법을 이용하여 콘크리트의 전기 비저항 측정 기법을 제안하고자 한다. 다양한 배합비에 따라 시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트의 전기 비저항 측정을 실시하였으며, 배합 후 24시간 측정결과로부터 초기 전기비저항 값과 전기비저항 상승시기를 측정 변수로 제안하였다. 또한, 관입 저항 시험에 따른 초결, 종결 시점과의 비교 분석을 통해 콘크리트 응결시점 평가를 위한 제안 기법의 적용 가능성을 확인하였다.
콘크리트 구조물이 고온에 가열되면 그 성질이 변화하여 구조물은 다양한 영향을 받는다. 콘크리트 구조물의 고온에서의 성상은 시멘트의 종류, 골재의 성질, 배합비, 함수율, 재령 등에 의해 다르다. 콘크리트의 열성질에 관한 외국에서의 연구는 다수 보고되었으나 국내에서 연구한 결과는 없으며 특히 시멘트의 종류, 골재의 성질 등에 따라 고온에서의 성상이 다르기 때문에 본 연구에서는 국내에서 생산되는 시멘트, 골재를 대상으로 하였다. 또한 콘크리트 배합을 일반 구조물 및 아파트 현장에서 사용하는 배합비로 시험체를 제작ㆍ실험하였다. (중략)
탄소는 활성탄으로 제조되어 다른 재료와 접촉시에 수분을 많이 흡수하여 콘크리트와 배합시 과정이 활성적으로 진행되는 점을 이용하여 조직이 좀더 밀도 있게 콘크리트 자체의 일부 단점을 보완하여 강도개선 특히 인장강도 개선을 밝히고자 하는데 본 연구의 목적이 있다. 시행착오 방법을 사용하여 콘크리트에 배합을 해나가는 과정으로 배합비를 처음 소량에서부터 점점 증가시켜나가는 방법을 택하였다. 배합에서 비 숙련에 의한 오차를 줄이기 위해서 K 건설레미콘에서 20년 경력자에 의해서 배합관리 되었고 $17^{\circ}$$\pm$$3^{\circ}C$ 자동온도 조절기에 의해서 양생되었다.(중략)
본 연구에서는 비선형 음향효과를 기반으로 한 비선형 공진기법을 도입하여 콘크리트의 배합비 및 화재 손상 조건(노출온도, 손상 후 경과기간)이 화재 손상 콘크리트에 미치는 영향을 파악하였다. 도입된 비선형 공진기법을 통해 기존 선형 탄성파 기반 평가 기법 대비 향상된 민감도를 나타내는 비선형인자를 측정하였으며, 쪼갬 인장강도 측정을 통해 배합비 및 화재 손상 조건에 따른 콘크리트의 잔존재료물성 평가를 수행하였다. 얻어진 결과를 토대로 배합비, 노출온도, 손상 후 경과기간이 화재 손상 콘크리트에 미치는 영향을 분석하였다. 추가적으로 쪼갬 인장강도비와 비선형인자의 직접적인 관계를 제시하였으며, 비선형 공진기법을 이용한 화재 손상 콘크리트의 잔존 강도 추정에 대한 가능성을 확인하였다.
본 연구는 정적 및 동적하중 재하상태에서 배합조건을 달리한 콘크리트의 파괴특성을 조사하고자 3점 휨 실험을 실시하였다. 실험은 물-시멘트비를 일정하게 유지한 상태에서 슬럼프 값을 변화시키는 경우와 슬럼프 값을 일정하게 유지하면서 물-시멘트비를 변화시키는 경우로 구분하여 배합비를 달리한 6가지 배합형태의 무근콘크리트 시편 54개를 제작하였다. 실험결과에 의하여 콘크리트의 파괴에너지(Gf)와 특성길이(lch)를 구한 수 이를 강도특성(f'c, fsp , Ec, ff)과의 상관관계를 규명하고 파괴에너지(Gf)를 이용한 배합설계의 타당성을 검토하였다.
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.
본 연구에서는 Bayesian 확률법을 이용한 성능기반형 배합설계방법(Perfomance Based Mixture Design, 이하 PBMD)을 고강도 콘크리트 배합설계에 활용하여 요구성능을 만족하는 고강도 콘크리트 배합비를 찾는 것을 목표로 하고 있다. 고강도 콘크리트의 여러 가지 재료 성능 변수들을 구하기 위해 수행한 여러 가지 실험들의 결과를 바탕으로 고강도 콘크리트 배합설계 시 PBMD 방법의 적용가능성에 대해 검토하였으며 지역에 따른 환경조건, 사용 가능한 재료, 적용 가능한 콘크리트생산기술 등을 고려하여 목표성능을 만족시키는 최적의 콘크리트 배합비를 구하는 과정을 PBMD 방법을 적용한 예제를 통해 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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