본 논문에서는 ASTM C 1260을 이용하여 국내산 골재를 대상으로 알칼리-실리카 반응 판정 결과 반응성으로 판정된 골재를 대상으로 알칼리-실리카 반응 억제효과를 고찰하기 위하여 플라이애시와 질산리튬을 사용한 시멘트 경화체의 ASTM C 1260 적용성을 평가하였다. 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창현상이 발생하는 지역에서 CaO 함량이 낮은 플라이애시를 시멘트 중량의 10, 20, 30%를 대체하는 경우 ASTM C 1260으로 알칼리-실리카 반응 억제효과를 확인할 수 있었다. 그러나 질산리튬을 사용할 경우는 ASTM C 1260은 시편을 1N NaOH 수용액에 수침하여 $80^{\circ}C$의 온도로 길이변화를 유도하므로 시편내에 혼입된 질산리튬 성분이 외부로 용출될 수 있기 때문에 알칼리-실리카 반응 억제효과를 도출하지 못하였다. 따라서 질산리듐의 ASR 억제효과를 확인하기 위해서는 다른 시험방법을 고려해야 한다.
PURPOSES : This study is to evaluate the feasibility of setting the standard of cement alkali content by using ASTM C 1260(accelerated mortar bar test) METHODS : This study analyzes the ASR(alkali silica reaction) expansion of cement mortar bar based on the changes in the aggregate type(fine, coarse), cement type(ordinary, low alkali), and replacement contents of fly ash. ASR tests were conducted according to ASTM C 1260. RESULTS : In this test results, There is no big difference in the ASR expansion between ordinary cement and low alkali cement. From this test results, it was found that the variation of cement alkali content did not have a effect on ASR expansion because mortar bar was placed in a container with sufficient alkali aqueous solution at high temperature during the test process of ASTM C 1260. CONCLUSIONS : It is evidently clear that the alkali content of cement have a effect on ASR. But ASTM C 1260 is difficult to assess this effect.
국내에서는 콘크리트 포장용 굵은 골재를 대상으로 화학적인 시험방법과 모르타르 봉 시험방법을 이용한 결과 알칼리-실리카 반응 유해 가능성이 낮은 것으로 알려져 왔으나, 최근에 알칼리 - 실리카 반응에 의한 파손이 발생되었고, ASTM C 1260을 이용한 결과 일부 골재에서 유해한 팽창이 발생된다고 보고되었다. 따라서 본 논문에서는 모르타르 봉 시험방법인 KS F 2546과 ASTM C 1260을 이용하여 길이 팽창 유도기간의 환경조건이 알칼리 - 실리카 팽창 반응 특성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. KS F 2546의 경우 대상 골재 모두 반응성 없음으로 판정되었으나 ASTM C 1260에서는 일부 골재에서 잠재반응성 이상으로 판정되었다. 이는 외부로부터의 알칼리 이온의 공급, 온도 및 습도 차이에 의하여 발생한 것으로 판단된다. 또한 ASTM C 1260에서 NaOH의 농도변화 실험을 통하여 NaOH의 농도가 증가할수록 길이팽창이 현저하게 증가한다는 것을 확인하였으며, 온도 및 습도가 증가함에 따라 길이팽창이 증가한다는 것을 확인하였다.
This study was performed to proof expansion effect of the mortar bar due to Alkali-silica Reaction (ASR) by ASTM C 1260 test. Recently, the failure case of cement concrete pavement by ASR was reported in Korea. Cement concrete structures are caused crack by ASR. The service life of cracked cement concrete structures by ASR will be shorted. In this study, crushed the slate rock producted Chungcheongnamdo Boryeong was caused 0.3% expansion at 14 days due to ASR by ASTM C 1260 test. The particular spectrum showed that the ASR gel was analyzed contents included Si, Na, K, and Ca by EDX (electron dispersive X-ray spectrometer). It was verified that the crushed aggregate was caused expansion by ASR in Korea.
The concrete structure can be easily damaged due to alkali-aggregate reaction. The alkali-aggregate reaction is a reaction between the alkalies(K or Na) in cement and an unstable mineral of the aggregates. There are several test methods to identify alkali reactivity of aggregates. In general, crushed stones are tested by petrographic examination, chemical method and 모르타르 바 method. This study tested alkali-aggregate reactivity of crushed stones that has different rock types such as granitic, volcanic, metamorphic and sedimentary rocks. Samples are collected from 12 local aggregate production companies. Alkali-reactivity of various rock types was evaluated by using ASTM C 227 and C 1260, and compared the test results of two test methods.
본 논문에서는 국내산 알칼리-실리카 반응성 암석에 대해 화학적 방법인 KS F 2545와 최근 국제적으로 많이 이용되고 있는 촉진모르타르 봉 실험 방법 (AMBT)인 ASTM C 1260으로 동일한 골재에 대해 비교 실험을 수행하여 시험법에 따른 알칼리-실리카 반응성 평가 차이를 비교 분석하였다. 실험 결과 화학적 방법인 KS F 2545에 의하여 화성암 중 안산암, 휘록암, 화강반암, 섬록반암, 석영반암, 백운모화강암 그리고 섬록암, 퇴적암의 모든 골재, 변성암 중 점판암 A, 점판암 B, 화강편마암, 규암, 각석암 및 유리질 응회암, 광물에서는 석영이 잠재유해 이상의 평가를 받았다. 촉진모르타르 봉 실험 방법 (AMBT)인 ASTM C 1260에 의하여 화성암 중 복운모 화강암 그리고 규장암, 퇴적암 중 장석사암, 적색사암 그리고 셰일, 변성암 중 점판암과 우백질 편마암 그리고 유리질 응회암, 광물 중 석영이 반응성으로 평가되었다. KS F 2545와 ASTM C 1260에 대한 시험법별 알칼리-골재 반응성 평가 결과 동일한 골재에 대해 서로 상이한 결과를 도출한 골재들이 나타남으로서 두 시험법의 상관성이 낮은 것으로 판단된다. 또한, 골재의 알칼리-골재 반응성 판별에 최근 국제적으로 많이 이용되고 있는 촉진모르타르 봉 실험 방법 (AMBT)이 보다 효율적인 것으로 판단된다.
The role of high volume Class F fly ash in reducing expansion due to Alkali-Silica Reaction (ASR) was investigated. A series of modified ASTM C 1260 tests were performed under three different levels of NaOH normality, extending the test period to 28 days, using high- or low alkali cement, and Class F fly ash up to 58 % by mass of cement. A reactive siliceous fine aggregate was used. The test results confirm that HVFA replacement in a cementitious system significantly helps in controlling expansion caused by ASR.
PURPOSES: The purpose of this study is to compare the alkali-silica reactivity for mortar bar and concrete prism specimens using crushed aggregates of 5 types in Korea. And the alkali-silica reactivity for those aggregates are measured by chemical test method. METHODS: The alkali-silica reactivity for those aggregates was measured by chemical test method of KS F 2545, mortar-bar test of KS F 2546, accelerated mortar-bar test method of ASTM C 1260 and concrete prism test method of ASTM C 1293, relatively. RESULTS: The alkali-silica reactivity for those aggregates was verified by chemical test of KS F 2546 and accelerated mortar-bar test of ASTM C 1260. However, it was not by mortar-bar test of KS F 2546 and concrete prism test of ASTM C 1293. CONCLUSIONS: The above results showed that relationship among the four test methods were very low. The results from 3 types of test methods using cement-aggregate combinations appeared to be different. Because the environmental conditions of test methods for measuring the alkali-silica reactivity such as equivalent alkali content(external source), humidity, temperature, and times were different though the aggregates were same. Moreover, alkali-silica reactivity showed the biggest impact when alkalis were supplied form outside and exposed to environmental conditions. The accelerated mortar-bar test method seems to be most appropriate test method for concrete structures exposed to alkali environment.
Supplementary cementitious materials (SCM) such as fly ash, ground granulated blast furnace slag and silica fume are now being extensively used in concrete to control expansion due to alkali-silica reactivity (ASR). However, the replacement level of a single SCM needed to deleterious ASR expansion and cracking may create other problem and concerns. For example, incorporating silica fume at levels greater than 10% by mass of cement may lead to dispersion and workability concerns, while fly ash can lead to poor strength development at early age, The combination of silica fume and fly ash in ternary cementitious system may alleviate this and other concerns, and result in a number of synergistic effects. The aim of the study was to enable evaluation of more realistic suitability of a silica fume-fly ash combination system for ASR resistance based on an in-house modification of ASTM C 1260 test method. The modification can be more closely identified with actual field conditions. In this study three different strengths of NaOH test solution(1N, 0.5N, and 0.25N) were used to measure the expansion characteristics of mortar bar made with a reactive aggregate. The other variable included longer testing period of 28 days instead of a conventional 14 days.
본 연구는 광물성 혼화재를 이용하여 알칼리-골재 반응성 저감 효과를 평가하는 것으로 국내 골재를 대상으로 KS F 2545(화학적 방법), KS F 2546(모르타르 봉 시험 방법), ASTM C 1260(촉진 모르타르 봉 시험방법)을 이용하여 알칼리-골재 반응성 저감 효과를 측정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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