최근 들어 교통난 해소를 위한 도로확폭 공사나 파일항타 및 발파 등의 공사가 많이 진행되고 있으며, 이러한 경우 진동의 영향으로 콘크리트의 품질 저하에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이에 따라 본 연구에서는 진동과 굳지 않은 콘크리트에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험변수를 진동속도, 진동발생점등으로 나누어, 콘크리트의 압축강도, 부착강도를 측정하였다. 또한 응결시간을 측정하여 외부 진동용인이 응력에 미치는 영향을 평가하였다. 진동속도는 0.25cm/sec ~4.2cm/sec까지 변화시켰고, 진동가력시점은 타설 직후(0시간)부터 타설 후 2, 4, 6, 12 시간 후 에 진동을 가하였다. 본 연구의 실험 결과 진동속도 0.25cm/sec 에서는 압축 강도와 부착강도가 증가하는 반면에 진동속도 0.5cm/sec 이상에서는 압축강도는 5~12% 정도 감소하고 부착강도도 이와 유사하게 감소하는 것으로나타나고 있다. 응결시간은 0.25cm/sec의 작은 진동에서는 영향이 거의 없으나 0.5cm/sec 이상에서는 타설 직후의 진동시 응결시간이 다소 빨라지는 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 양생초기 콘크리트의 진동 허용치는 약 0.3~0.4cm/sec 로 나타나고 있으며, 이것은 앞으로 실제 구조물의 시공시 진동규제치로서 하나의 유용한 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 고무경도계인 Durometer를 사용하여 콘크리트의 표면마감 작업시간 결정과 관련있는 응결시간을 판정하는 방법에 대하여 제안하고자 하였다. 연구의 결과로 Durometer 사용시 모르타르와 콘크리트의 두가지 요소 모두에서 Proctor 관입저항기와 높은 상관성이 있는 것으로 분석되어 Durometer를 사용한다면 콘크리트의 과학적이고 정량적인 응결시간을 확인 할수 있을 것이라 판단된다. 따라서 Durometer C 타입의 경우는 초결 측정으로 40 HD로 하여 마감작업 가능 시간결정에, D 타입의 경우는 10 HD로 하여 종결시간 측정으로 마감작업의 한계시간, 양생개시 시간 확인 등에 유용하게 활용될 수 있는 것으로 판단된다.
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.
본 연구에서는 등가재령개념에 의한 적산온도방법을 이용하여 플라이애쉬를 사용한 초지연 콘크리트의 응결시간 예측방법을 제시하였다. 플라이애쉬 치환 및 초지연제 혼입률 변화에 따른 양생온도별 응결시간은 초지연제 혼입률이 증가하고, 양생온도가 낮을수록 지연되는 것으로 나타났다. 또한 Arrhenius의 함수에 의한 겉보기 활성화 에너지는 배합별로 약간의 차이는 존재하지만 $24{\sim}35KJ/mol$의 범위로 나타났는데, 이는 일반적인 조건에서의 겉보기 활성화 에너지값의 범위인 $30{\sim}50KJ/mol$ 보다 작은 값으로 나타났다. 플라이애쉬 치환율 및 초지연제 혼입률별 겉보기 활성화 에너지를 등가재령식에 대입한 결과 양생온도별로 거의 유사한 값으로 나타나, 응결시간 예측에 등가재령에 의한 적산온도 방법이 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 판단되었다. 아울러 등가재령 및 플라이애쉬 치환율 변화에 따른 초지연제 혼입량 추정에 관한 다중상관 회귀 모델을 제안하여 응결시간 및 초지연제 첨가량을 결정할 수 있도록 하였고 회귀 모델에 의한 해석 예측치와 실측치 간에 매우 양호한 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제안된 초지연제 혼입률 및 플라이애쉬 치환율별 응결시간 예측 모델은 실무현장에서 초기재령 콘크리트의 응결 시간 평가에 보다 합리적인 품질관리 방법으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 혼화재치환에 따른 시멘트 모르터의 양생온별 응결시간을 이용하여 겉보기 활성화 에너지 값(Ea)과 ASTM C 1074 방법을 비교하였다. 그 결과, 응결시간을 이용한 Ea값은 15~21 KJ/mol의 범위로 나타났는데, ASTM C 1074 방법에서의 Ea값의 범위인 30~50 KJ/mol의 범위보다 작은 값으로 타나났다.
본 연구에서는 등가재령에 의한 적산온도방법을 이용하여 혼화재를 치환한 시멘트 모르터의 응결시간을 예측하는 방법을 제시하였다. 혼화재치환에 따른 시멘트 모르터의 겉보기 활성화에너지를 등가재령식에 대입한 결과 양생온도별로 거의 유사한 값으로 나타나 응결시간 예측에 적산온도 개념의 적용이 적합한 방법인 것으로 나타났다.
본 연구에서는 전력구 콘크리트 구조물에서 발생하는 균열저감을 위해 알파형 반수석고를 치환한 콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 알파형 반수석고의 치환율은 0, 6, 9, 12, 15%로 설정하여, 응결시간, 압축강도, 건조수축을 측정하였으며, 미세구조 및 결정구조의 분석을 실시하였다. 실험 결과, 알파형 반수석고의 치환율이 증가할수록 응결시간이 단축되었으며, 압축강도가 저하되는 경향을 확인하였다. 한편, 알파형 반수석고를 15% 치환할 경우 보통포틀랜드시멘트 콘크리트에 비해 건조수축이 약 60% 저감되는 효과가 나타났다. 따라서, 전력구 콘크리트 구조물에 알파형 반수석고를 치환한 콘크리트를 적용할 경우 균열저감 성능이 향상될 것으로 판단되며, 압축강도의 개선은 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 당분류의 초지연제를 중심으로 굳지 않은 콘크리트의 유동성, 공기량, 응결특성 및 경화 콘크리트의 강도특성을 분석하였다. 실험결과 먼저, 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 값은 초지연제의 혼입률이 증가함에 따라 다소 증가하는 것으로 나타난 반면, 공기량은 감소하는 것으로 나타났다. 응결특성으로는 혼입률이 증가함에 따라 응결시간이 비약적으로 지연되어 혼입률 0.3%에서 글루콘산은 10일 이상, 슈크로스, 백설탕 및 황설탕은 10일 이상에서 종결이 측정되었다. 또한, 종결이후 압축강도는 초지연제 혼입시 초기강도는 플레인에 비해 낮게 측정되었지만 3일 재령 이후에서는 플레인과 동등하거나 그 이상으로 나타났다. 종합적으로 당분류의 백설탕은 가격이 저렴하면서도 응결지연 특성 및 강도특성에서 여타의 초지연제에 비해 커다란 문제점이 없는 것으로 분석되어, 향후 내구성 등 제반특성이 심도 있게 검토된다면 우수한 초지연제로서의 활용가능성을 확인 할 수 있었다.
응결시간은 터널 라이닝과 경사면의 보강 등의 품질에 영향을 미치는 매우 중요한 인자이다. 그러나 현재까지도 이를 개선하는데 이용될 급결제의 품질에 대한 기준은 잘 정립되어 있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 급결제를 혼합한 시멘트의 응결시간 측정방법에 대한 평가가 Gillmore 및 Vicat needle 시험법들을 이용하여 수행되었다. 양 시험법에 있어서, 초결과 종결에 관계없이 동시첨가법이 후첨가법보다 우수하게 나타났다. Gillmore needle 시험법에서는 2종류의 측정법이 사용되었으며 동일한 급결제를 사용한 경우에도 시멘트의 종류에 따라 응결시간이 서로 달랐다. 따라서 급결제 제조사에서는 시멘트의 종류에 덜 민감한 급결제의 개발에 관심을 더 두어야 함을 알 수 있다. 한편, Vicat needle 시험법에서는 6종류의 측정법이 사용되었으며 급결제의 측정 방법에 대한 적절한 방법이 다음과 같이 제안되었다. (1) 사용되는 재료의 온도는 적절히 제어되어야 한다. (2) 급결제의 특성을 평가하기 위해서는 시멘트 무게 대비 $5\%$의 급결제를 사용해야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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