과소 CaO 팽창재를 사용한 콘크리트의 건조수축 성능 평가에 관한 연구

송태협,박지선 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

콘크리트의 건조수축과 자기수축은 시멘트 재료적인 특성과 사용하는 혼수량에 따라 발생의 정도가 변화할 수 있다. 건조수축은 콘크리트의 작업성을 높이기 위하여 적정한 물이 투입되지만 이러한 물이 전량 수화과정에 필요한 것이 아니고 부분적으로 사용되고 나머지는 공극수로 남는다. 자기수축은 시멘트의 수화에 의해 초결 이후 거시적으로 생긴 체적 감소현상으로 일반적으로 건조수축에 비하여 1/10정도로 작기 때문에 균열에서 큰 영향을 미치지는 않는다. 자기수축은 건조수축과 달리 W/C가 낮고, 단위 시멘트량이 높은 콘크리트에서 많이 발생한다. 이러한 콘크리트 성능 저하 원인인 균열을 방지하기 위하여 여러가지 방법을 적용하고 있다. 수축량을 예건하여 초기 사전 팽창성을 부여함으로써 건조수축 보상을 실시하는 방법과 단위 수량을 감소하여 건조 수축량을 최소화하는 방법이 대표적이라 할 수 있고, 최근에는 균열 발생 후 특정한 환경 조건을 부여할 경우 균열을 스스로 치유하는 자기치유콘크리트의 연구도 이루어지고 있다. 본 연구에서는 타설 후 건조과정에서 발생하는 건조수축에 의한 균열발생을 최소화하기 위하여 기존 CaO를 과소(Dead Burn)화 한 팽창제를 사용하여 콘크리트의 건조 수축을 비교하고자 하였다. 과소 CaO 함유율을 결합재량의 최소 4%에서 최대 8% 까지 혼입하여 시험을 실시한 결과 흐름치로 측정한 유동성은 모두 200mm 전후로 발현되어 동등한 수준을 나타냈으며, 설계기준 강도 27 MPa에 맞는 압축강도 발현을 하였다. 건조수축성능을 평가한 결과 Plain 시험체가 최대 –600×10-6의 건조수축을 발현하였으며 과소 CaO 첨가량이 증가할수록 건조수축은 낮아져 8%를 첨가할 경우 –200×10-6으로 나타나 건조수축 제어에 효과 작용하는 것을 알 수 있었다.

과소 CaO 팽창재를 사용한 콘크리트의 건조수축 성능 평가에 관한 연구

송태협 ( Tae-hyeob Song ),박지선 ( Ji-sun Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

콘크리트의 건조수축과 자기수축은 시멘트 재료적인 특성과 사용하는 혼수량에 따라 발생의 정도가 변화할 수 있다. 건조수축은 콘크리트의 작업성을 높이기 위하여 적정한 물이 투입되지만 이러한 물이 전량 수화과정에 필요한 것이 아니고 부분적으로 사용되고 나머지는 공극수로 남는다. 자기수축은 시멘트의 수화에 의해 초결 이후 거시적으로 생긴 체적 감소현상으로 일반적으로 건조수축에 비하여 1/10정도로 작기 때문에 균열에서 큰 영향을 미치지는 않는다. 자기수축은 건조수축과 달리 W/C가 낮고, 단위 시멘트량이 높은 콘크리트에서 많이 발생한다. 이러한 콘크리트 성능 저하 원인인 균열을 방지하기 위하여 여러가지 방법을 적용하고 있다. 수축량을 예건하여 초기 사전 팽창성을 부여함으로써 건조수축 보상을 실시하는 방법과 단위 수량을 감소하여 건조 수축량을 최소화하는 방법이 대표적이라 할 수 있고, 최근에는 균열 발생 후 특정한 환경 조건을 부여할 경우 균열을 스스로 치유하는 자기치유콘크리트의 연구도 이루어지고 있다. 본 연구에서는 타설 후 건조과정에서 발생하는 건조수축에 의한 균열발생을 최소화하기 위하여 기존 CaO를 과소(Dead Burn)화 한 팽창제를 사용하여 콘크리트의 건조 수축을 비교하고자 하였다. 과소 CaO 함유율을 결합재량의 최소 4%에서 최대 8% 까지 혼입하여 시험을 실시한 결과 흐름치로 측정한 유동성은 모두 200mm 전후로 발현되어 동등한 수준을 나타냈으며, 설계기준 강도 27 MPa에 맞는 압축강도 발현을 하였다. 건조수축성능을 평가한 결과 Plain 시험체가 최대 -600×10^-6의 건조수축을 발현하였으며 과소 CaO 첨가량이 증가할수록 건조수축은 낮아져 8%를 첨가할 경우 -200×10^-6으로 나타나 건조수축 제어에 효과 작용하는 것을 알 수 있었다.

수축저감제 혼입에 따른 전력구 박스구조물의 건조수축균열 저감

우상균,김기중,이윤 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.5

이 연구의 목적은 개착식 전력구 콘크리트에 발생하는 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하고, 수축저감제 혼입에 따른 건조수 축균열특성을 분석하는데 있다. 따라서 이 연구에서는 전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하기 위하여 세 가지 주요영향인자를 고려한 수치해석과 수치해석을 한 결과와 실제 전력구 타설을 하여 측정한 차이를 확인해 보았다. 본 연구로부터 건조 수축 시험체에 대한 건조수축량을 산정에 대한 해석 기법을 개발하였으며, 실제 전력구 타설 실험을 통해 종방향 및 횡방향 균열발생 가능성을 입증 하였다. 전력구 실증시험체 건조수축량 수치해석 결과, 균열저감 콘크리트 배합의 경우 종방향 및 횡방향 응력에 있어 일반배합에 비해 40~50%정도의 현저한 감소를 보이며, 이에 따라 균열저감 콘크리트를 전력구에 적용하였을 경우 현저한 균열감소 효과를 보일 것으로 예측된다. The purpose of this study is to examine the reduction effect of shrinkage reducing agent for drying shrinkage induced cracking and suggest the method of controlling the cracking in concrete box culvert for power transmission. Based on drying shrinkage cracking mechanism, it is necessary to perform the numerical analysis, which involves shrinkage reducing effect of shrinkage reducing agent. From the numerical results, it is found that cracking behavior for longitudinal direction and transverse direction due to differential drying shrinkage of box culvert can occur and the experimental observation of concrete cracks support the numerical predictions. The shrinkage reducing agent reduced the concrete cracking by 40~50%, which shows the methodology of controlling of drying shrinkage cracks in box culverts in real construction site.

수축저감제를 사용한 콘크리트의 건조수축 예측에 관한 연구

서태석 ( Tae-seok Seo ),최훈제 ( Hoon-jae Choi ) 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회지 Vol.16 No.4

콘크리트 건조수축 균열을 제어하기 위하여 수축저감제(SRA)가 개발되었다. SRA는 콘크리트 미세공극의 표면장력을 작게 하여 수축량을 감소시키며, 콘크리트의 품질향상을 위하여 SRA의 사용이 증가되고 있다. 하지만 건조수축을 예측하기 위한 다양한 모델이 존재함에도 불구하고, SRA의 영향을 고려할 수 있는 예측방법이 아직까지 없는 실정이다. 따라서 SRA 콘크리트의 건조수축에 의해 발생하는 인장응력을 정확히 예측할 수 없고, 콘크리트 구조물의 정량적인 사용성 한계의 검토가 불가능하다. 본 연구에서는 SRA 콘크리트의 정량적인 건조수축 변형률 예측가능성을 제시하기 위하여, 건조수축실험값과 기존 모델에 의한 예측값을 비교하였다. 기존 모델에는 SRA의 영향을 고려할 수 없으므로, 실험결과에 근거하여 SRA 첨가율에 따른 수축저감계수를 도출하였고 기존 모델에 수축저감계수를 적용하여 예측값을 구하였다. 그 결과 AIJ 모델, ACI 모델, GL2000 모델은 ±10%의 오차범위 내에서 예측값과 실측값이 전반적으로 양호한 상관관계를 보였지만, CEBFIP 모델과 B3 모델은 예측값이 실측값을 과소평가 하는것으로 나타났다. Shrinkage Reducing Agent(SRA) was developed in order to control drying shrinkage cracks in concrete, and the use of SRA is increasing since it can control drying shrinkage cracks and improve the quality of concrete structures. Although there are many types of prediction equations of drying shrinkage strain, there is no prediction method which can consider the effect of SRA up to the present. Therefore, it is impossible to predict the tensile stress generated by drying shrinkage of SRA concrete, and to investigate the quantitative serviceability limit state of SRA concrete. In this study, the drying shrinkage of SRA concrete was investigated by experiment and analysis in order to suggest the predictability of drying shrinkage of SRA concrete. As a result, AIJ model, ACI model, GL2000 model showed there was a correlation between the predicted values and the experimental values within the error range of ±10%. However, CEB-FIP model and B3 model underestimated the experimental values.

콘크리트 배합조건에 따른 수축저감제의 건조수축 특성

김영선 ( Kim Young-sun ),김광기 ( Kim Kwang-ki ),박순전 ( Park Soon-jeon ),김정선 ( Kim Jung-sun ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회지 Vol.17 No.3

최근 소비패턴의 변화에 따라 대형마트, 아울렛 및 물류창고 등과 같은 구조물들이 증가하고 있다. 이와 같은 구조물들은 초평탄 바닥부재를 포함하고 있기 때문에 소성 및 건조수축에 의한 슬래브 부재의 균열 억제 관리를 철저하게 실시한다. 슬래브 부재의 균열을 억제하기 위한 방안으로 화학적 균열저감 방법을 사용하고 있으며, 특히 수축저감제에 대한 사용검토가 증가하고 있다. 그러나 이에 대한 국내 연구결과는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 수축저감제를 사용한 콘크리트의 수축특성과 배합요인 변동에 따른 건조수축 특성을 검토하였다. 국내 수축저감제는 해외 고급형 수축저감제와 성능이 유사한 것으로 나타났으며, 수축저감제 사용량이 증가할수록 건조수축 억제 효과는 높아지는 것으로 나타났다. 수축저감제 1.5%를 사용한 시험체는 재령 100일에서 수축저감제를 사용하지 않은 시험체에 비해 건조수축량이 약 절반으로 나타났다. 또한, 혼화재료 사용에 대해 특별한 성능변화는 없는 것으로 확인되었다. Recently, structures such as large retailers, outlets and warehouses have been increasing in accordance with changes in consumption patterns. Since these structures include ultra-flat slab members, they are thoroughly managed to control slab cracking by the plastic and drying shrinkage. In order to control the cracking of the slab member, a chemical crack reduction method is used. In particular, the use of the shrinkage reducing agent has been examined. However, domestic research results are limited. In this study, the shrinkage properties of concrete using shrinkage reducing agent and the drying shrinkage properties according to the mixing factors were investigated. The performance of domestic shrinkage reducing agent was appeared similar to that of overseas high-grade shrinkage reducing agent. As the shrinkage reducing agent usage increased, the drying shrinkage reduction effect increased. At the age of 100 days, the dry shrinkage rate of specimen with the shrinkage reducing agent of 1.5%was shown about half that of the specimen without the shrinkage reducing agent. The shrinkage reducing agent was gound to have no specific performance change for the use of the admixture.

수축저감제를 사용한 콘크리트의 건조수축 예측에 관한 연구

서태석,최훈제,Seo, Tae-Seok,Choi, Hoon-Jae 한국건축시공학회 2016 한국건축시공학회지 Vol.10 No.4

콘크리트 건조수축 균열을 제어하기 위하여 수축저감제(SRA)가 개발되었다. SRA는 콘크리트 미세공극의 표면장력을 작게 하여 수축량을 감소시키며, 콘크리트의 품질향상을 위하여 SRA의 사용이 증가되고 있다. 하지만 건조수축을 예측하기 위한 다양한 모델이 존재함에도 불구하고, SRA의 영향을 고려할 수 있는 예측방법이 아직까지 없는 실정이다. 따라서 SRA 콘크리트의 건조수축에 의해 발생하는 인장응력을 정확히 예측할 수 없고, 콘크리트 구조물의 정량적인 사용성 한계의 검토가 불가능하다. 본 연구에서는 SRA 콘크리트의 정량적인 건조수축 변형률 예측가능성을 제시하기 위하여, 건조수축실험값과 기존 모델에 의한 예측값을 비교하였다. 기존 모델에는 SRA의 영향을 고려할 수 없으므로, 실험결과에 근거하여 SRA 첨가율에 따른 수축저감계수를 도출하였고 기존 모델에 수축저감계수를 적용하여 예측값을 구하였다. 그 결과 AIJ 모델, ACI 모델, GL2000 모델은 ${\pm}10%$의 오차범위 내에서 예측값과 실측값이 전반적으로 양호한 상관관계를 보였지만, CEB-FIP 모델과 B3 모델은 예측값이 실측값을 과소평가 하는 것으로 나타났다. Shrinkage Reducing Agent(SRA) was developed in order to control drying shrinkage cracks in concrete, and the use of SRA is increasing since it can control drying shrinkage cracks and improve the quality of concrete structures. Although there are many types of prediction equations of drying shrinkage strain, there is no prediction method which can consider the effect of SRA up to the present. Therefore, it is impossible to predict the tensile stress generated by drying shrinkage of SRA concrete, and to investigate the quantitative serviceability limit state of SRA concrete. In this study, the drying shrinkage of SRA concrete was investigated by experiment and analysis in order to suggest the predictability of drying shrinkage of SRA concrete. As a result, AIJ model, ACI model, GL2000 model showed there was a correlation between the predicted values and the experimental values within the error range of ${\pm}10%$. However, CEB-FIP model and B3 model underestimated the experimental values.

개질 CaO 팽창재 활용 CFBC 인공잔골재 건조 모르타르의 건조수축 성능평가에 관한 연구

박지선,송태협 한국건설순환자원학회 2018 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.6 No.4

이 연구에서는 건조 모르타르에 사용되는 천연 골재의 대체재로 CFBC 인공 잔골재의 활용가능여부를 확인하고자 건조 모르타르의 플로우와 압축강도를 포함한 기본적인 성능시험과 건조모르타르에서 제품의 품질을 규정하는 데 중요한 성능인 건조수축성능을 평가하였다. 이를 위하여 천연 골재만 사용한 시험체, 천연 골재에 개질 CaO 팽창재를 혼입한 시험체, CFBC 인공잔골재에 개질 CaO 팽창재를 혼입한 시험체, 마지막으로 CFBC 인공 잔골재만 사용한 시험체를 4종을 제작하여 각 시험체별길이변화량을 측정하였다. 건조수축 성능 평가결과 재령 20일 기준 천연 규사에 개질 CaO 팽창재를 사용한 시험체의 건조수축성능이 변형률 250×10-6으로 가장 높게 나타났다. 한편, CFBC 인공 잔골재에 개질 CaO 팽창재를 혼입한 시험체는 수축량이410×10-6을 나타내었으며 천연 잔골재를 사용한 건조 모르타르의 건조 수축량은 450×10-6으로 개질 CaO 팽창재를 활용할경우에는 천연 골재를 사용한 건조 모르타르의 건조수축 성능과 동등 이상의 성능을 발휘하였다.

고품질 순환잔골재를 사용한 콘크리트의 건조수축 특성에 관한 실험적 연구

송하영,이상수,이도헌,이종구,김재환,임현웅,Song, Ha-Young,Lee, Sang-Soo,Lee, Do-Heun,Lee, Jong-Gou,Kim, Jae-Hwan,Lim, Hyon-Ung 한국건설순환자원학회 2006 한국건설순환자원학회지 Vol.2 No.1

순환잔골재의 고부가가치 활용촉진 및 이를 사용한 콘크리트구조물의 건조수축에 대한 내구성을 확보하기 위한 배합설계자료로 제시하고자 천연잔골재에 대한 고품질 순환잔골재의 대체율별 굳지 않은 콘크리트 성상 및 경화성상 그리고 건조수축특성등을 실험 실증적으로 검증하였다. 그 결과 고품질 순환잔골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프, 공기량, 압축강도 및 인장강도는 대체율에 관계없이 유사한 수준을 보였으나, 구속 및 비구속상태에서의 건조수축특성은 큰 차이를 요였다. 구속 및 비구속상태에서 건조수축에 의한 변형량은 고품질 순환잔골재 대제율 30%까지는 천연잔골재만을 사용한 경우에 비해 오히려 건조수축에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났으며, 구조체 콘크리트용 잔골재로 고품질 순환잔골재를 30%까지 대체 사용하는 것이 유효하다는 것을 검증할 수 있었다. 반면, 고품질 순환잔골재 대체율이 50% 이상인 경우에는 천연잔골재만을 사용한 경우에 비해 구속 및 비구상태에서의 건조수축 저항성이 저하되는 것으로 나타났으며, 특히 고품질 순환잔골재 대체율 100%의 경우에는 건조수축에 의한 변형량이 다른 시험체에 비해 급격히 증가되어 구속상태에서 건조수축에 의한 균열발생 시점이 단축되는 것을 확인할 수 있었다. In this study, recently it is urgently required that demolition waste concrete has to be recycled on the construction because urban development is accelerated and redevelopment project is rapidly expanded, production quantity of construction and demolition waste concrete is being increased. As a results of drying shrinkage test under restrained and unrestrained condition, although workability and mechanical properites of concrete using HQRS were similar to that of concrete using natural sand, there were a great difference in deformation characteristic of dry shrinkage according to replacement ratio of HQRS. And, it makes sure that use of HQRS instead of partial nature sand was effective because drying shrinkage of concrete using 30 volume percentage of HQRS was smaller than that using only natural sand. Therefore, it is the objective of this study to provide the fundamental data about the re-application as an analysis of the drying shrinkage characteristics of concrete using HQRS and it is able to creta a high value-added by using HQRS.

유한요소해석 모형을 이용한 공항콘크리트 포장의 건조수축 발생 경향 분석

박해원,김동혁,이종훈,임진선,조남현,정진훈 한국도로학회 2017 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2017 No.10

콘크리트에 발생하는 건조수축은 콘크리트 구조체 내부에 존재하는 수분의 이동에 의해 발생하며 강도발현시점 이후부터 점진적으로 그 크기가 커진다. 콘크리트에 발생할 수 있는 건조수축의 크기는 골재나 시멘트 등의 특성에 따라 다르나 약 40-1000 의 범위에서 발생하므로 그 크기는 무시할 수 없는 수준이다. 많은 연구자들은 콘크리트의 건조수축의 약 20-25%가 재령 2주내에, 약 50-60%가 3개월 내에, 80% 이상이 재령 1년 이내에 발생하는 것으로 판단하고 있다. 다만 콘크리트 포장에서는 깊이에 따라 건조수축의 발생의 진행정도가 다르며 이로 인해 포장체 상부와 하부에서의 수축차이가 생기는 부등건조수축이 발생하므로 단순히 구조체 전체가 동등하게 수축한다고 가정할 수 없다. 본 연구는 공항 콘크리트포장을 대상으로 한 유한요소해석 모형에 실제 현장에서 약 9개월간 계측한 슬래브 깊이별 실측 온도를 적용하여 계절적 온도변화에 의한 포장체의 거동을 해석하였다. 유한요소해석 결과와 실제 현장에서 계측한 슬래브 위치별, 깊이별 변형률을 비교 분석하였으며, 온도의 영향만을 반영하여 해석을 실시한 결과와 건조수축이 발생하는 실제 슬래브의 거동사이에 차이가 발생함을 확인하였다. 상대적으로 재령 초기에 건조수축의 발생이 작은 슬래브 바닥면을 기준으로 보정계수를 추정하여 해석결과를 보정하였으며 슬래브의 재령에 따른 깊이별 건조수축의 발생 경향을 확인할 수 있었다.

아치형 강섬유 혼입량에 따른 강섬유보강콘크리트의 건조수축 특성

박인호 ( Park In-ho ),김종선 ( Kim Jong-sun ),김선희 ( Kim Sun-hee ),최원창 ( Choi Wonchang ) 한국복합신소재구조학회 2024 복합신소재구조학회논문집 Vol.15 No.2

콘크리트는 수화반응에 필요한 물 이외의 자유수가 증발하게 되면 건조수축이 발생하며 이로 인해 발생한 균열은 구조물의 강도 및 내구성 저하에 영향을 미친다. 이에 건조수축에 의한 균열을 억제하기 위한 대처 방안으로 강섬유를 혼입한 강섬유보강콘크리트에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 특성을 파악하고 구속건조수축 변형률을 콘크리트에 발생하는 잔류 인장응력으로 치환하여 기존 연구 결과와 비교하였다. 자유건조수축 실험을 통해 아치형 강섬유 혼입량에 따른 건조수축 변형률의 저감효과는 미미한 수준임을 확인하였다. 구속건조수축 실험 결과, 아치형 강섬유 혼입량 증가에 따라 균열의 발생지연 및 균열 폭 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 아치형 강섬유를 60kg/m³ 혼입하였을 때 무보강 콘크리트에 발생하는 잔류인장응력에 비해 52.4% 높은 인장강도를 가지며 구속건조수축에 대한 저항성능이 향상될 수 있음을 확인하였다. Evaporation of water apart from that used in the concrete hydration reaction causes drying shrinkage, which affects structural strength and durability. Therefore, research is being conducted on steel-fiber-reinforced concrete to control the occurrence of cracks resulting from drying shrinkage. In this study, arched steel fibers by volume fraction are used to investigate drying shrinkage properties. For the experiments, strain resulting from restrained drying shrinkage was substituted by concrete residual tensile stress and the results were compared with those of previous experiments. It was found that arched steel fibers have minimal influence on free drying shrinkage. Meanwhile, in the restrained drying shrinkage test, increasing the volume fraction of the arched steel fibers was found to be effective in delaying crack initiation and reducing crack width. Further, at 60 kg/m³, it had a tensile strength of 52.4%, which was higher than the residual tensile stress generated in plain concrete, and improved resistance to restrained drying shrinkage.