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저온 소성한 MgO 분말을 함유한 플라이애시 콘크리트의 기본 물성
최슬우,장봉석,이광명,Choi, Seul-Woo,Jang, Bong-Seok,Lee, Kwang-Myong 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2
$850{\sim}1000^{\circ}C$ 정도의 저온에서 소성된 MgO 분말을 적정량 치환한 콘크리트는 장기팽창성을 갖는다. 이러한 팽창성은 저온소성한 MgO 분말의 느린 수화반응을 통해 이루어지기 때문에 장기재령까지 수축을 보상하는 특성을 가진다. 최근 수화열 저감, 내구성 향상 등의 이유와 함께 건설 산업의 탄소저감을 위한 방안으로 플라이애시 및 고로슬래그 등과 같은 혼화재의 사용이 증가하고 있다. 따라서 저온소성한 MgO 분말을 팽창재로 사용하기 위해서는 이러한 혼화재와 MgO 분말을 함께 사용한 콘크리트의 특성 규명이 필요하다. 이 연구에서는 플라이애시 콘크리트에 저온소성한 MgO 분말을 치환한 콘크리트의 슬럼프, 공기량, 수화열뿐만 아니라 장기재령 압축강도 및 길이변화 등의 기본 물성을 실험을 통해 조사하였다. 단열온도 상승시험 결과, 5% 수준으로 MgO 분말을 치환한 콘크리트의 단열온도상승속도 및 최종온도가 플라이애시 콘크리트보다 다소 작게 나타났다. 또한 압축 강도 실험결과 물-결합재비에 따라 저온소성한 MgO 분말이 장기재령 압축강도에 미치는 영향이 다르게 나타났으며, 장기적인 길이변화 실험 결과 저온소성한 MgO 분말을 치환한 콘크리트에서 큰 팽창효과를 확인할 수 있었다. Although the lightly burnt MgO at $850{\sim}1000^{\circ}C$ has expansibility, it does not lead to unsound concrete. The expansion of MgO could compensate for shrinkage of concrete for a long-term, because the hydration of MgO occurs at a slow pace. Recently, the study and application of mineral admixture such as fly ash and blast furnace slag have increased for the hydration heat reduction, durability improvement, and reducing $CO_2$ emission in the construction industry. Thus, it is necessary to research on the concrete that contains both a mineral admixture and MgO as an expansion agent. This study investigates fundamental properties of fly ash concrete with lightly burnt MgO through various experiments. The adiabatic temperature test results showed that the fly ash concrete with MgO of the 5% replacement ratio had the slower pace of the temperature rise and the lower final temperature than the fly ash concrete. The influences of MgO on long-term compressive strength varied depending on water-binder ratio, and the long-term length change test results indicated the expansion effects of the FA concrete containing MgO.
저온 소성한 MgO 분말을 함유한 플라이애시 콘크리트의 장기재령에서의 내구특성
장봉석,최슬우,이광명,Jang, Bong-Seok,Choi, Seul-Woo,Lee, Kwang-Myong 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3
저온에서 소성된 산화마그네슘 분말을 치환한 MgO 콘크리트는 장기적인 팽창성을 가진다. 또한 MgO의 수화반응이 느린 속도로 장기재령까지 일어나기 때문에 매스콘크리트의 온도수축을 효과적으로 보상할 수 있다. 따라서 저온 소성한 MgO는 매스콘크리트 구조물인 댐에 주로 적용되었다. 최근 수화열 저감을 위해 매스콘크리트에 많이 사용되는 플라이애시를 사용한 MgO 콘크리트의 팽창특성에 대한 연구가 진행되어 왔지만 이러한 콘크리트의 내구성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 이 연구에서는 플라이애시 콘크리트에 저온 소성한 MgO 분말을 치환하여 MgO 분말 치환에 따른 장기재령에서의 내구특성을 확인하였다. 재령 360일까지 20, $50^{\circ}C$에서 수중 양생을 실시한 후 탄산화, 동결융해 및 염화물 확산, 황산염 침투 저항성을 평가하였다. 실험결과, MgO 분말을 치환한 시편에서 탄산화 저항성 및 염해 저항성, 황산염 침투 저항성이 다소 향상되는 것을 확인하였다. 반면 동결융해 저항성은 MgO 분말 치환에 거의 영향을 받지 않았다. Concrete containing lightly burnt MgO has long term expansibility. It also could compensate for the thermal shrinkage of mass concrete, because the hydration of MgO proceeds at a slow pace to long-term age. Thus, lightly burnt MgO has been applied to the construction of mass concrete such as dams. Recently, the expansion characteristics of MgO concrete with fly ash that could be applied to mass concrete for the reduction of hydration heat have been studied and however, limited studies on its durability. This study investigates the long-term durability characteristics of fly ash concrete with lightly burnt MgO. The durability tests on carbonation, freezing-thawing, diffusion of chloride, and resistance to sulfate attack were carried out for MgO concrete with curing for 360 days in submerged condition with different temperature of 20 and $50^{\circ}C$. The results reveal that MgO concrete shows a greater resistance of carbonation, diffusion of chloride, and resistance to sulfate attack. On the other hand the resistance of freezing-thawing was little influenced by MgO powder.
증기양생한 고로슬래그 다량치환 시멘트 콘크리트의 압축강도 특성
홍성현,김형석,최슬우,이광명,최세진,Hong, Seong-Hyun,Kim, Hyung-Suk,Choi, Seul-Woo,Lee, Kwang-Myong,Choi, Se-Jin 한국건설순환자원학회 2015 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.3 No.1
최근 $CO_2$ 감축을 위해 고로슬래그 미분말과 같은 혼화재의 치환율을 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 프리캐스트 콘크리트의 경우 증기양생을 실시하기 때문에 혼화재의 치환율을 높여도 초기 강도 확보에 유리한 것으로 알려져 있다. 하지만 다양한 증기양생이력에 따른 압축강도 특성에 대한 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그 다량치환(질량비 60%) 시멘트 콘크리트의 증기양생 이력에 따른 콘크리트 압축강도 특성을 규명하기 위해 물-결합재비(W/B) 32, 35%, 단위수량 135, $150,165kg/m^3$ 수준으로 콘크리트를 제조하였다. 그리고 공시체의 최고온도(50, $60^{\circ}C$) 및 최고온도유지시간(5, 6, 7hr)을 변수로 증기양생을 실시하였다. 실험결과, 증기양생을 통해 높은 초기강도를 얻을 수 있었지만 28일 압축강도에서 강도가 저하되는 현상을 확인할 수 있었다. 따라서 고로슬래그 다량치환 시멘트 콘크리트의 프리캐스트 콘크리트 부재에의 적용을 위해서는 탈형강도 및 요구강도를 확보할 수 있는 증기양생 이력에 대한 추가적인 연구가 필요하다. Recently, lots of researches on concrete with high volume mineral admixture such as ground granulated blast furnace slag (GGBFS) have been carried out to reduce $CO_2$. It is known that the precast concrete has an advantage of high strength at early age due to steam curing, even if concrete has high replacement level of mineral admixture. However it demands the investigation of compressive strength properties according to steam curing regimens. In this study, concretes with water-binder ratio of 32, 35% and water content of 135, 150, $165kg/m^3$ were produced to investigate compressive strength properties of high volume (60% by mass) GGBFS cement concrete according to steam curing regimens. Then steam curing was implemented with the maximum temperature of 50, $60^{\circ}C$ and steaming time of 5, 6, 7 hours. From the test results, it was found that steam curing was effective to raise early strength of high volume GGBFS cement concrete, but 28 day compressive strengths of steam cured specimens were lower than those of water cured specimens. Thus, a further study would be needed for the optimum steam curing regimens to satisfy target demolded strength and specified strength for the application of high volume GGBFS cement concrete to precast concrete members.