KR20100028693A

KR20100028693A - 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법

Info

Publication number: KR20100028693A
Application number: KR20080087538A
Authority: KR
Inventors: 고경택; 이장화; 류금성; 김성욱; 박정준; 강수태; 강현진
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-15
Also published as: KR101017523B1

Abstract

본 발명은 동해에 대한 저항성이 우수하여 동절기에도 적용할 수 있는 고성능 콘크리트의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적하는 바는 기온이 낮은 동절기에 플라이애시 및/또는 고로슬래그를 다량 사용하여 콘크리트를 타설하더라도 초기동해를 거의 받지 않으면서도 고성능의 물성이 발현되는 콘크리트의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배합원료로서 결합재, 배합수, 잔골재, 굵은골재, 및 고성능감수제를 포함하고, 이들 배합원료를 배합하고, 교반하는 과정과 양생하는 과정을 거쳐 고성능 콘크리트를 제조하는 방법에 있어서, 상기 결합재는 중량으로 30~90%가 플라이애시와 고로슬래그의 단독 또는 복합으로 이루어지고 나머지가 시멘트로 이루어진 것이며, 상기 배합수는 1~6Mole의 NaOH와 KOH를 단독 또는 복합으로 이용하여 만들어진 것이며, 상기 잔골재는 중량으로 10~50%가 석회석미분말이고 나머지는 모래로 이루어진 것이며, 또한 상기 결합재에 대해 상기 배합수는 중량비로 0.3~0.5로 하는 것을 특징으로 한다.

고성능콘크리트, 플라이애시, 고로슬래그, 석회석미분말, 초기동해

Description

동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법{A method for manufacturing concrete having high performance}

본 발명은 동해에 대한 저항성이 우수하여 동절기에도 적용할 수 있는 고성능 콘크리트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결합재의 일부를 플라이애시 또는/및 고로슬래그를 다량 사용하면서도 동절기 조기 강도를 발현시킴으로써 초기동해를 받지 않도록 할 수 있는 고성능 콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 물과 시멘트의 화학반응(수화반응)에 의해서 경화한다. 이런 수화반응은 온도에 의해서 크게 영향을 받는다. 기온이 낮은 동절기에 콘크리트를 칠 경우에는 수화반응 지연이 문제가 되고, 콘크리트 중의 수분이 동결되면 콘크리트에 큰 장해를 초래한다. 따라서 동절기에 콘크리트 구조물을 시공할 경우에는 초기동해를 받지 않게 하는 것이 매우 중요하다.

우리나라 콘크리트 표준시방서에서 하루 평균기온이 4℃이하로 예상될 때 한중콘크리트로 시공해야 한다고 정하고 있다. 이와 같은 온도조건하에서 콘크리트의 응결 및 경화반응이 몹시 지연되어, 밤중이나 새벽뿐 만 아니라 낮에도 콘크리트가 동결할 염려가 있으므로 한중콘크리트로서 충분한 대책이 필요하다.

종래의 동절기에서 콘크리트를 타설할 경우에는 초기동해를 받지 않기 위해 현장에서는 양생을 실시하기 위한 가열, 저설 대책, 난방 등에 부가적인 경비가 필요로 하는 등의 공사비가 높아지고, 또한 동해에 의해서 품질이 저하될 우려도 있기 때문에 일반적으로 동절기에 콘크리트 타설을 꺼리는 것도 사실이다.

그리고 최근 공사비 절감 및 구조물의 성능 향상 등의 목적으로 화력발전소 및 제철소의 부산물인 플라이애시와 고로슬래그 등을 다량으로 사용하는 경우가 많으나, 이런 재료의 사용은 기온이 낮은 경우에는 수화반응이 크게 지연되어 초기동해를 받을 가능성이 더욱 높아져 본래의 목적을 달성할 수 없게 된다.

또한, 종래의 기술에서 시멘트에 대해 플라이애시는 20% 이하, 고로슬래그는 30% 이하 정도로 산업부산물을 적극적으로 사용하지 못하여 발생량 50% 이상은 해안 및 육상 매립에 의해 처리되고 있어 매립지확보를 위한 경제적 부담뿐만 아니라 매립 시 발생되는 침출수와 미세 분말로 구성된 석탄회의 분진 침출에 의해 많은 환경문제를 유발하고 있다.

또한, 현재 시멘트 1톤 생산하는데 이산화탄소를 0.7~1.0톤을 배출할 정도로 시멘트 산업은 주요 이산화탄소 배출산업이다. 이런 이산화탄소 저감 대책으로 고로슬래그나 플라이애시와 같은 산업부산물을 콘크리트에 대체하는 방법이 사용되고 있으나, 적극적으로 이산화탄소를 저감시키기 위해서는 보다 많은 양의 고로슬래그 및 플라이애시를 사용할 필요가 있다.

그러나 최근 들어 동절기에 콘크리트의 공사를 필요로 하는 경우가 증가하고 있다. 예를 들어 공사가 예정보다 지연된 경우, 재해에 의해 긴급히 공사가 필요한 경우, 학교 등 학기에 맞추어 완공이 필요로 하는 경우, 농업용수로와 같이 이용하지 않은 시기에 공사가 필요한 경우 등 콘크리트 구조물의 완성시기 조건에 따라 통년공사가 계획된 경우 등이 있다.

이처럼 동절기에서 콘크리트공사가 표준화 및 통년화가 됨에 따라 관련설비의 유효활용, 근로자의 항시적 고용 등이 이루어질 뿐만 아니라 기술 축적으로 러시아, 중국 등과 같은 추운 나라의 건설시장 개척에도 큰 도움이 될 것이다.

이에 본 발명자들은 상기의 문제를 동시에 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭한 결과 산업부산물을 이용하면서도 초기동해를 받지 않는 콘크리트를 제조하는 방법을 알아내고 이를 제안하게 된 것으로, 본 발명은 기온이 낮은 동절기에 플라이애시 및/또는 고로슬래그를 다량 사용하여 콘크리트를 타설하더라도 초기동해를 거의 받지 않으면서도 고성능의 물성이 발현되는 콘크리트의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법에 따르면, 기온 0℃ 이상에서 1일 강도가 4MPa, 3일강도 14MPa, 7일강 도 25MPa, 28일강도 40MPa 이상, 기온 5℃ 이상에서 1일 강도가 5MPa, 3일강도 17MPa, 7일강도 30MPa, 28일강도 45MPa 이상 발현되고, 중성화, 동결융해 저항성 등 내구성도 우수하여 한중 콘크리트로 충분히 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 고성능 콘크리트 제조방법에서의 콘크리트 배합원료는 시멘트를 포함하는 결합재, 배합수, 잔골재, 굵은골재, 및 고성능감수제 등으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 고성능 콘크리트 제조방법은 통상의 고성능 콘크리트 제조방법에서, 시멘트의 일부를 플라이애시 및/또는 고로슬래그로 치환하고, 배합수를 1~6Mole의 NaOH와 KOH를 사용하여 만들고, 모래의 일부를 석회미분말로 치환하는 것이 특징이다.

상기 플라이애시와 고로슬래그는 결합재인 시멘트를 대신하여 시멘트의 중량에 대하여 30~90%가 되도록 단독 또는 복합으로 첨가시킨다.

상기 플라이애시와 고로슬래그의 함량이 전체 결합제 중에서 90wt%를 초과하는 경우에는 콘크리트의 강도가 낮아지고, 30wt%미만인 경우에는 강도발현이 우수하나 산업부산물의 첨가 잇점이 미미하기 때문이다.

이러한 플라이애시와 고로슬래그는 그 분말도가 각각 플라이애시는 2,000~4,000 cm²/g인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 고로슬래그는 3,000~5,000cm²/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이는 플라이애시의 분말도가 2,000cm²/g미만이거나, 고로슬래그의 분말도가 3,000cm²/g미만인 경우 반응성이 작아 강도발현에 불리하다는 단점이 있고, 플라이애시의 분말도가 4,000cm²/g을 초과하거나, 고로슬래그의 분말도가 5,000cm²/g을 초과하는 경우 반응성은 크나 화력발전소 또는 제철소에 발생하는 분말도 이상으로 미분말시키거나 분급을 하여야 하기 때문에 경제성이 저하될 수 있기 때문이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 결합재로서 플라이애시와 고로슬래그의 사용량을 30~90wt% 정도로 다량으로 사용하도록 함으로써 이산화탄소 배출 저감 및 공사비 절감 효과가 크게 나타날 수 있게 된다.

그러나, 플라이애시 및 고로슬래그를 30~90wt% 정도로 사용할 경우, 특히 기온이 낮은 동절기에 콘크리트의 응결 및 경화가 크게 지연되어 초기동해를 받을 위험성이 더욱 커지게 된다.

이에, 본 발명에서는 1~6Mole의 NaOH 또는/및 KOH를 배합수의 제조 시에 사용함으로써 시멘트 경화체의 응결 및 경화를 촉진시켜 조기강도를 향상시킨다.

즉, 상기 배합수는 1~6Mole의 NaOH와 KOH를 단독 또는 복합으로 이용하여 만들어는데, NaOH와 KOH의 농도가 1Mole 미만이 것을 사용하면 조기강도의 증진에 효과가 없기 때문이고, 6Mole을 초과하는 것을 사용하면 콘크리트가 급결이 발생하여 시공성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 경제성도 저하되기 때문이다.

상기 잔골재는 중량으로 10~50%가 석회석미분말이고 나머지는 모래로 이루어진 것이다. 이처럼 석회석미분말을 모래에 대해 치환하여 사용한 이유는 고로슬래그 또는 플라리애시를 다량으로 사용한 경우에는 장기재령에서 칼슘이온이 부족하여 포졸란 반응(pozzolan reaction)이 진행되기 어렵고,

또한 시멘트와 골재 사이의 계면에는 많은 공극이 형성되어 콘크리트의 강도를 결정하는 주요 요소가 되나, 석회석미분말을 사용함으로써 이 계면에 형성되는 공극을 충전시키는 필러(filler)재로서의 효과가 발휘되어 콘크리트 내의 공극량이 감소하여 강도가 증진되며, 특히 이런 필러효과는 물리적 현상으로 온도의 영향을 거의 받지 않아 저온에 더욱 효과가 크기 때문이다.

상기 모래에 대해 상기 석회석미분말의 치환율을 10~50wt%로 한 이유는, 10wt%미만인 경우는 효과가 없고, 50wt%를 초과하는 경우는 시공성이 저하될 뿐만 아니라 그 이상부터 강도증진 효과가 거의 없기 때문이다.

또한, 상기 석회석미분말은 CaCO 성분이 50wt% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직한데, CaCO의 함량이 50wt% 미만인 경우에는 포졸란 반응에 필요한 칼슘이온을 충분히 공급하지 못할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 석회석미분말은 분말도가 4,000cm²/g 이상인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 석회석미분말의 분말도가 최소한도 시멘트 입자보다 커야 하므로 일반적인 시멘트의 분말도 3,500cm²/g보다 큰 4,000cm²/g 이상으로 하는 것 이 바람직하다.

상기한 바와 같은 결합재와 배합수를 이용하여, 결합재에 대해 배합수를 중량비로 0.3~0.5가 되도록 배합되어진다.

상기 비가 0.3미만인 경우는 강도측면에서는 유리하나, 일정한 유동성을 확보하기 위해 다량의 고성능감수제가 필요하나 제조비용이 급격히 상승할 뿐만 아니라 제조가 어려워 현장에서 적용을 꺼리는 등 문제점을 가지고 있으며, 그리고 0.5를 초과하는 경우는 강도가 저하되어 한중 콘크리트에 적용할 수 있는 강도확보가 어렵고, 블리딩 증가, 건조수축 증가, 내구성 저하 등 콘크리트의 품질 저하되어 구조물 수명이 짧아지는 문제점을 갖고 있기 때문이다.

상기한 바와 같은 결합재, 배합수와 잔골재를 이용하여 본 발명에서 목적하는 콘크리트를 제조하는데, 이때 나머지 배합원료는 통상의 배합비율에 의해 배합할 수 있고, 또한 일일이 열거하지 않았지만 통상적으로 첨가할 수 있는 첨가제를 첨가하여 목적하는 콘크리트로 제조할 수도 있다.

또한, 배합원료를 적절한 비율로 배합한 후, 교반하고, 양생하는 과정을 거친다. 본 발명에서의 상기 양생은 통상의 방법에 의해 폭넓은 온도 범위에서 수행할 수 있데, 바람직한 양생방법으로는 밀봉양생이나 습윤양생을 들 수 있다.

이는 기건양생으로는 장기강도 발현이 되지 않고 수중양생은 현장에서 항상 실시하는 것이 어렵기 때문이다.

<실시예 1>

본 실시예는 본 발명의 콘크리트 제조방법에 있어, KOH와 NaOH의 몰농도 영 향에 대하여 분석하기 위한 것이다.

각각 0, 0.5, 1, 3, 5, 6, 7, 8Mole의 KOH(순도 98%)와 NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 준비하고, 보통포틀랜드시멘트에 대해, 하기표 1과 같은 성분의 플라이애시를 중량으로 70%를 치환한 결합재를 준비하였다.

구분	SiO₂ (%)	Al₂O₃ (%)	Fe₂O₃ (%)	CaO (%)	MgO (%)	SO₃ (%)	lg. loss (%)	비중	분말도 (cm²/g)
플라이애시	58.20	26.28	7.43	6.51	1.10	0.30	3.20	2.18	3,550
고로슬래그	33.33	15.34	0.44	42.12	5.70	2.08	0.03	2.90	4,159

준비된 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaO 54.07%)을 중량으로 30% 치환한 잔골재를 사용하여 하기표 2와 같은 배합으로 콘크리트를 제조한 후 시공성과 압축강도를 측정하였으며, 측정한 결과는 하기표 3에 나타내었다.

여기서 시공성은 KS F 2402에 준하여 콘크리트의 슬럼프를 측정하였고, 압축강도는 φ100×200mm 원주시험체를 제작하여 5℃에서 밀봉양생을 실시하여 1일, 3일, 7일, 28일, 91일에서 KS F 2405에 준하여 측정하였다.

배합수/ 결합재비	단위량(kg/m³)
배합수/ 결합재비	배합수	시멘트	고로슬래그 또는 플라이애시	모래	석회석미분말	굵은골재
0.4	175	131.25	306.25	520	223	1041

배합		슬럼프 (mm)	압축강도(MPa)
배합		슬럼프 (mm)	1일	3일	7일	28일	91일
NaOH	0Mole	137	1.1	1.7	2.5	15.4	21.7
	0.5Mole	138	3.2	7.5	12.5	21.5	28.9
	1Mole	137	5.1	15.3	28.7	46.2	47.8
	3Mole	131	5.3	17.2	32.3	48.6	52.2
	5Mole	129	5.4	17.5	34.5	49.8	52.5
	6Mole	120	5.7	17.8	34.7	49.6	52.4
	7Mole	89	5.9	17.9	33.2	43.2	45.2
	8Mole	56	5.9	18.3	32.9	42.6	44.6
KOH	0Mole	137	1.1	1.7	2.5	15.4	21.7
	0.5Mole	137	3.3	7.9	13.2	24.6	32.1
	1Mole	132	5.4	16.7	29.8	48.9	49.7
	3Mole	128	5.7	18.5	35.3	52.4	54.5
	5Mole	121	5.9	19.7	37.8	53.6	55.9
	6Mole	112	6.3	19.9	37.7	53.2	55.1
	7Mole	72	6.7	19.9	31.2	42.1	43.5
	8Mole	45	6.8	20.1	30.7	38.7	39.3

상기표 3에서 알 수 있는 바와 같이, NaOH과 KOH의 농도가 6Mole까지는 슬럼프에 큰 영향을 주지 않고, 그 이상을 사용한 경우에는 급결이 발생하여 슬럼프가 크게 저하되어 시공성에 문제가 있는 것으로 나타났다.

그리고 1일과 3일 압축강도는 NaOH과 KOH의 몰농도가 클수록 증가하는 것으로 나타났으나, 7일 강도부터는 6Mole까지는 몰농도가 클수록 증가하나, 그 이상부터는 강도가 저하되는 것으로 나타났다.

따라서 본 발명에서는 플라이애시 또는/및 고로슬래그를 다량으로 사용한 콘크리트를 동절기에 조기강도를 확보할 수 있도록 사용되는 배합수를 제조할 경우에는 NaOH 또는/및 KOH를 1~6Mole 범위인 것이 좋다.

<실시예 2>

본 실시예는 본 발명의 콘크리트 제조방법에 있어, 고로슬래그와 플라이애시 혼합비율의 영향에 대하여 분석하기 위한 것이다.

먼저, 보통포틀랜드시멘트에 대해 상기표 1에 나타낸 것과 같은 성분의 플라이애시와 고로슬래그를 중량으로 각각 0, 20, 30, 50, 70, 90, 100%를 치환한 결합재와 3Mole NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 제조한 다음 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaO 54.07%)을 중량으로 30% 치환한 잔골재를 사용하여, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 콘크리트를 제조하여 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 1a 및 도 1b에 나타내었다.

여기서 압축강도는 φ100×200mm 원주시험체를 제작하여 5℃에서 밀봉양생을 실시하여 1일, 3일, 7일, 28일, 91일에서 KS F 2405에 준하여 측정하였다.

도 1a 및 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 플라이애시 100%와 고로슬래그 100%를 사용한 경우에는 강도가 상당히 낮은 것으로 나타났으며, 플라이애시와 고로슬래그의 혼입률이 0%인 경우, 즉 시멘트만을 사용한 경우에는 재령이 증가함에 따라 강도발현이 저하되는 것으로 나타났다.

그리고 플라이애시 및 고로슬래그의 혼입률 20%이하에서도 강도발현이 우수하나, 일반적으로 콘크리트에 사용되는 범위에 있다. 따라서 본 발명에서는 플라이애시 및 고로슬래그의 혼입률 범위를 시멘트에 대해 중량으로 30~90%로 하였다.

<실시예 3>

본 실시예는 본 발명의 콘크리트 제조방법에 있어, 석회석미분말의 영향에 대하여 분석하기 위한 것이다.

보통포틀랜드시멘트에 대해, 상기표 1과 같은 성분의 플라이애시를 중량으로 70%를 치환한 결합재와 3Mole NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 제조한 다음, 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaCO 54.07%)을 중량으로 0, 10, 30, 50, 60% 치환한 잔골재를 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 콘크리트를 제조한 후 시공성과 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 2a 및 도 2b에 나타내었다.

도 2a 및 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 석회석미분말의 치환율 60%에서는 급격히 유동성이 저하되고, 강도증진도 치환율 50%와 비교하여 차이가 없는 것으로 나타났다.

그리고 석회석미분말의 치환율 0%, 즉 석회석미분말을 사용하지 않고 모래만을 사용한 경우에는 시공성은 저하되지 않으나 칼슘이온이 부족하여 장기강도가 저하되고 또한 필러효과가 없어 초기강도도 저하되는 것으로 나타났다.

따라서 본 발명에서는 석회석미분말의 혼입률 범위를 모래에 대해 중량으로 10~50%로 하였다.

<실시예 4>

본 실시예는 본 발명의 콘크리트 제조방법에 있어, 양생온도의 영향에 대하여 분석하기 위한 것이다.

온도가 고성능 콘크리트의 강도에 미치는 영향을 검토하기 위해 보통포틀랜드시멘트에 대해 플라이애시(상기표 1과 같은 성분의 플라이애시)를 중량으로 70%를 치환한 결합재와 3Mole NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 제조한 다음, 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaCO 54.07%)을 중량으로 30%로 치환한 잔골재를 사용하여, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 콘크리트를 제조하였다. 제조된 콘크리트를 밀봉상태로 0℃, 5℃, 10℃, 20℃에서 양생을 실시한 다음 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 양생온도가 높을수록 초기강도는 증진되는 것으로 나타났고, 장기강도는 온도 10℃까지 온도가 높을수록 증진되나, 온도 20℃와 10℃에서 양생을 실시한 경우를 비교한 경우에는 큰 차이는 아니지만 오히려 10℃에서 실시한 경우가 더 강도가 큰 것으로 나타나 본 발명은 일반환경보다는 기온이 낮은 동절기에 적용하는 것이 효과가 큰 것으로 분석되었다.

<실시예 5>

본 실시예는 본 발명의 콘크리트 제조방법에 있어, 양생방법의 영향에 대하여 분석하기 위한 것이다.

양생방법이 고성능 콘크리트의 강도에 미치는 영향을 분석하기 위해 보통포틀랜드시멘트에 대해 플라이애시(상기표 1과 같은 성분의 플라이애시)를 중량으로 70%를 치환한 결합재와 3Mole NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 제조한 다음, 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaCO 54.07%)을 중량으로 30%로 치환한 잔골재를 사용하여, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 콘크리트를 제조하였다. 제조된 콘크리트를 5℃에서 기건(습도 65± 5%), 밀봉(폴리에스테르 필름으로 2~3중 밀봉), 습윤(습도 90± 10%), 수중조건에서 양생을 실시한 다음 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 기건상태에서 양생을 실시한 경우의 초기강도는 다른 양생조건과 큰 차이가 없으나 재령의 경과함에 따라 수화에 필요한 수분이 부족하여 강도발현이 저하되어 장기강도가 저하되는 것으로 나타났다.

그리고 수중양생을 실시한 경우에는 밀봉양생 및 습윤양생을 실시한 경우와 차이가 없는 것으로 나타났으나, 건설현장을 고려한 경우 항상 수중양생을 실시하는 것은 현실적으로 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 고성능 콘크리트의 양생조건으로는 밀봉양생과 습윤양생이 보다 바람직하는 것을 알 수 있다.

<실시예 6>

본 실시예는 본 발명의 방법에 따른 콘크리트의 건조수축 및 내구성에 대하여 분석하기 위한 것이다.

보통포틀랜드시멘트에 대해 플라이애시(상기표 1과 같은 성분의 플라이애시)를 중량으로 70%를 치환한 결합재와 3Mole NaOH(순도 98%)로 만들어진 배합수를 제조한 다음, 배합수와 결합재의 비를 0.4로 하고, 모래에 대해 석회석미분말(분말도 6,300cm²/g, 비중 2.7, CaCO 54.07%)을 중량으로 30%로 치환한 잔골재를 사용하여 콘크리트를 제조하였으며, 5℃에서 밀봉양생을 실시한 다음 건조수축, 중성화, 동결융해 및 염해 저항성을 평가하였다. 그 평가결과는 하기표 4에 나타내었다.

여기서, 건조수축은 100×100×400m 각주 시험체를 제작하여 재령 7일 동안 양생을 실시한 다음 d 기건상태(온도 20±2℃, 습도 65±5%)에 91일간 노출시킨 다음 KS F 2424에 준하여 길이변화를 측정하였다.

탄산화 시험은 φ100×200mm 원주시험체를 제작하여 28일 동안 양생한 다음, 이산화탄소 농도 5%, 온도 30℃, 습도 50%를 조건으로 제어되는 챔버에서 시험체를 91일 동안 노출시킨 다음, 시험체를 이등분하여 할렬하여 그 면에 페놀프탈렌인 1% 용액을 분무하여 탄산화 깊이를 측정하였다.

동결융해 시험은 100×100×400m 각주 시험체를 제작하여 28일 동안 양생한 다음 온도범위를 +4℃~-18℃로 하고 1사이클 시간은 2시간 40분으로 하여 300사이클까지 시험을 수행하여 상대동탄성계수를 측정하였다.

염해 저항성은 φ100×50mm 시편을 제작하여 28일 동안 양생한 다음, ASTM C 1202에 준하여 전기적 촉진시험으로 평가하였다.

건조수축 (노출기간 91일, × 10^-6)	중성화 깊이 (노출기간 91일, mm)	동결융해 상대동탄성계수 (%)	염해 총전하량 (클롬)
470	7	97	530

상기표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 91일 동안 건조조건에서 노출시킨 결과, 고성능콘크리트의 건조수축률은 470× 10^-6 정도로 일반 콘크리트의 건조수축률이 600~800× 10^-6 정도이기 때문에 상당히 건조수축이 저감되어 콘크리트의 균열이 발생할 가능성을 억제시킬 수 있었다.

그리고 고성능 콘크리트의 중성화도 7mm 정도로 상당히 작게 나타났으며, 동결융해 저항성은 97%로 상당히 우수하고, 염해 저항성은 530클롬 정도로 ASTM C 1202 규정에 따르면 매우 낮은 단계로 평가되었다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법으로 제작할 경우 기온 0℃ 이상에서 1일 강도가 4MPa, 3일강도 14MPa, 7일강도 25MPa, 28일강도 40MPa 이상, 기온 5℃ 이상에서 1일 강도가 5MPa, 3일강도 17MPa, 7일강도 30MPa, 28일강도 45MPa 이상 발현되고, 중성화, 동결융해 저항성 등 내구성도 우수하여 한중 콘크리트로 충분히 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1a는 플라이애시의 치환율에 따른 콘크리트의 압축강도를 보이는 그래프이다.

도 1b는 고로슬래그의 치환율에 따른 콘크리트의 압축강도를 보이는 그래프이다.

도 2a는 석회석미분말의 치환율에 따른 콘크리트의 시공성을 보이는 그래프이다.

도 2b는 석회석미분말의 치환율에 따른 콘크리트의 압축강도를 보이는 그래프이다.

도 3은 양생온도에 따른 고성능콘크리트의 압축강도를 보이는 그래프이다.

도 4는 양생조건에 따른 고성능콘크리트의 압축강도를 보이는 그래프이다.

Claims

배합원료로서 결합재, 배합수, 잔골재, 굵은골재, 및 고성능감수제를 포함하고, 이들 배합원료를 배합하고, 교반하는 과정과 양생하는 과정을 거쳐 고성능 콘크리트를 제조하는 방법에 있어서,

상기 결합재는 중량으로 30~90%가 플라이애시와 고로슬래그의 단독 또는 복합으로 이루어지고 나머지가 시멘트로 이루어진 것이며, 상기 배합수는 1~6Mole의 NaOH와 KOH를 단독 또는 복합으로 이용하여 만들어진 것이며, 상기 잔골재는 중량으로 10~50%가 석회석미분말이고 나머지는 모래로 이루어진 것이며, 또한 상기 결합재에 대해 상기 배합수는 중량비로 0.3~0.5로 하는 것을 특징으로 하는 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 플라이애시는 분말도가 2,000~4,000 cm²/g이며, 상기 고로슬래그는 분말도가 3,000~5,000cm²/g인 것을 특징으로 하는 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 석회석미분말은 CaCO 성분이 50wt% 이상이며, 분말도가 4,000cm²/g 이상 인 것을 특징으로 하는 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 양생은 밀봉양생 또는 습윤양생인 것을 특징으로 하는 동해에 대한 저항성이 우수한 고성능 콘크리트의 제조방법