영구 숏크리트 터널 라이닝 구축을 위한 고성능 숏크리트 개발 (용수부에서의 조강시멘트와 alkali-free급결제 적용 검토)

박해균,이명섭,김재권 사단법인 한국터널지하공간학회 2003 한국터널지하공간학회논문집 Vol.5 No.1

Since the mid of 1990, permanent shotcrete tunnel linings such as Single-shell and NMT have been constructed in many countries for reducing the construction time and lowing construction costs instead of conventional in-situ concrete linings. Among essential technologies for successful application of permanent shotcrete linings, high performance shotcrete having high strength, high durability and better pumpability has to be developed in advance as an integral component. This paper presents the idea and first experimental attempts to increase early strength and bond strength of wet-mixed Steel Fiber Reinforced Shotcrete (SFRS) in spring water condition. In order to increase early behavior of SFRS, a new approach using high-early strength cement with alkali-free liquid accelerator has been investigated. From the test results, wet-mix SFRS with high-early strength cement and alkali-free accelerator exhibited excellent early compressive strength improvement compared to the ordinary portland cement and good bond strength even under spring water condition. 최근 NATM 터널 현장타설 콘크리트 라이닝의 시공성 향상과 균열에 따른 유지관리비 절감을 위해 양질 암반의 배수형 터널 시공에 있어서는 숏크리트만으로 라이닝을 대체하려는 영구지보 개념의 터널시공 (Single-Shell Tunnel, NMT 등)이 세계적으로 증가하고 있는 추세이다. 이러한 영구지보 개념의 터널 시공을 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 선결되어야 하며, 이러한 목적에서 본 논문에서는 조강시멘트와 최근 주목받고 있는 환경친화적인 alkali-free 급결제의 조합을 통해 고성능 숏크리트의 개발 가능성을 확인하였다. 그 결과, 보통시멘트(OPC)를 사용한 숏크리트보다 약 25%의 높은 초기강도를 확보하였으며, 용수부에서도 뛰어난 부착특성을 확인할 수 있었다.

고분말도 보통 포틀랜드시멘트와 분말형 조강 촉진제를 사용한 콘크리트의 조기강도 발현 특성

이의배(Lee, Eui-Bae),고정원(Ko, Jeong-Won),유재강(Yoo, Jae-Kang),김경태(Kim, Gyeong-Tae),송동근(Song, Dong-Geun),구경모(Koo, Kyung-Mo) 대한건축학회 2020 대한건축학회논문집 Vol.36 No.7

Recently, studies on concrete that can develop early age strength at low temperatures have been conducted for the purpose of shortening the construction period in cold weather. In other studies, high fineness ordinary Portland cement or type Ⅲ high early strength Portland cement were used as a binder to develop early age strength. In addition, to further enhance the development of early age strength, a liquid chemical admixture was used. However, in this study, powdered early strength admixture was used instead of liquid early strength admixture to further stabilize the quality of concrete, and it is possible to keep the ratio of cement and admixture unchanged by premixing. In this paper, early age strength properties of concrete using premixed binder of high fineness ordinary portland cement and powdered early strength admixture were evaluated. Also, finally, the conditions that could satisfy the target strength of 5 MPa to remove gang form were analyzed. As a result, it was possible to get the target strength of 5 MPa within 18 hours if the curing temperature was 13 ℃ or higher, and it was possible to get the target strength of 5 MPa within 15 hours if the curing temperature was 15 ℃ or higher. The maturity value to reach the target strength of 5 MPa was calculated 363 ℃·hr. and 340 ℃·hr., respectively, for unit cement weight of 340 kg/㎥ and 370 kg/㎥.

고분말도 시멘트와 플라이애시를 치환한 콘크리트의 조기강도 발현 특성

하정수,김한식,이영도 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.2

Cement industries are considered key industries for reducing carbon emissions, and efforts are off the ground to reduce the use of cement in the concrete sector. As a part of this effort, research is off the ground to utilize a large amount of industrial by-products that can be used as a substitute for a part of cement. Concrete using industrial by-products has advantages such as durability, environment friendliness and economical efficiency, but there are problems such as retarding and early-age strength deterioration. Therefore, this study aimed to reduce the use of cement and solve the problem of early-age strength deterioration while using fly ash, which is an industrial by-product. Accordingly, it was confirmed that the strength was improved at all ages irrespective of curing temperature by accelerating the hydration reaction by using high fineness cement. Subsequently, high fineness cement was partially replaced with fly ash and the strength development characteristics were examined. As a result, it was possible to exhibit strength equal to or higher than ordinary portland cement even at the early age. Also, it was confirmed that even when the fly ash is replaced by 30%, it is possible to shorten the time for dismantling the forms of vertical and horizontal members. 시멘트 산업은 탄소배출 감축을 위한 주요 산업분야로 고려되고 있으며, 콘크리트 분야에서 시멘트 사용량 저감을 위한 노력이 진행되고 있다. 이에 대한 노력의 일환으로 시멘트의 일부를 대체하여 사용할 수 있는 산업부산물을 다량으로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 산업부산물을 사용한 콘크리트는 내구성, 친환경성 및 경제성 등의 장점을 가지고 있으나, 응결시간 지연, 초기강도 저하 등의 문제점이 있다. 따라서 이 연구에서는 시멘트의 사용량을 줄이고 산업부산물인 플라이애시를 치환하여 사용하면서도 초기강도가 저하되는 문제점을 해결하는 것을 목표로 하였다. 이에 따라, 먼저 고분말도 시멘트 사용에 의한 수화반응 촉진으로 양생온도에 관계없이 모든 재령에서 강도가 증진되는 것을 확인하였다. 이어서 고분말도 시멘트에 플라이애시를 치환하여 강도발현 특성을 검토한 결과, 초기 재령에서도 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 동등 이상의 강도 발현이 가능하였다. 또한, 플라이애시를 30%까지 치환하여도 수직․수평부재 거푸집 해체 시기를 단축할 수 있는 것을 확인하였다.

마그네시아 인산염 시멘트를 사용한 초속경 보수 모르타르의 기초물성 및 내구성에 관한 연구

강인석(Kang In-Seuk),한다희(Han Da-Hee),안무영(Ahn Moo-Young),박무영(Park Moo-Young),백민수(Paik Min-Su),정상진(Jung Sang-Jin) 대한건축학회 2007 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.27 No.1

Repair cement is recently used to repair concrete structure. Repair cement is divided into inorganic materials and organic materials. Portland cement is most representative among inorganic materials and asphalt and polymer cement are included in organic ones. The merit of repair cement is to be used for structure repair in the shortest time and the repaired structure can be used soon. For this purpose, it is indispensable to use high early strength cement for short time repair than shaped steel cement or ultra high early strength cement. However, research on the high early strength magnesia polyphosphate cement has not been done so far. In this research, using magnesia cement and ammonium monophosphate, basic properties and durability as repair materials have been examined to develop high early strength mortar for concrete structure repair. The results show that 1) for the setting time influencing factor, working life increased as MAP/MgO ratio increases. 2) MAP/MgO ratio affected on compression strength and flexural strength. 3) Freezing melting heat and retarder C.A3% were most excellent, and freezing melting was retadrded as the substitution ratio of fly ash increases.

경화촉진제와 조강시멘트를 사용한 시멘트 페이스트의 강도발현에 대한 기초적 연구

민태범,조인성,이한승 한국건축시공학회 2013 한국건축시공학회지 Vol.13 No.4

The purpose of this research is to verify the performance of hardening accelerator in cement paste through mechanical performance evaluation and micro structure analysis on hardening accelerator for development of super high early strength concrete. The research results showed that hardening accelerator produced Ca(OH)2 when hydrated with cement, enhancing the degree of saturation of Ca ion by using differential thermal analysis. Moreover, porosity was reduced rapidly as capillary pores were filled by hydration products of C3S. According to the experiment using hydration measurement testing, when 1% and 3% of accelerator were mixed, hydration rate increased toward the second peak point compared to high early strength cement, before the first peak point disappeared. It turned out that adding accelerator accelerated the hydration rate of cement, especially C3S. The shape of C-S-H is shown depending on the amounts of accelerator added and the production and age of Ca(OH)2 by using SEM to observes hydration products. Therefore, it’s evident that hardening accelerator used in this research increases amounts of Ca(OH)2 and accelerates C3S, it is effective for the strength development on early age. 본 연구에서는 초 조강 콘크리트 개발에 앞서서 본 연구에서 사용되는 경화촉진제에 대한 역학적 성능평가 및 미세분석을 통하여 시멘트 페이스트 내에서 경화촉진제의 성능을 검증하는 것이 목적이다. 따라서 상온양생 하에C3S를 다량 함유한 조강시멘트와 경화촉진제를 사용하는 콘크리트재료기술에 초점을 맞추어 실험적인 연구를 수행하였다. 연구결과 경화촉진제는 시멘트와의 수화반응시 Ca이온의 포화도를 높여 초기에 Ca(OH)2를 생성 시키는 것을 시차열분석법으로 검정 하였다. 또한 C3S의 수화생성물이 모세관공극을 채워 공극률 또한 빠른 시간내에 감소되는 것을 확인 할 수 있었으며 미소수화열측정시험기로 실험을 한 결과경화촉진제를 1, 3% 혼입하였을 경우에는 조강시멘트에 비해 1차 피크점이 사라지기 전 이미 2차 피크점을 향해 수화속도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는 촉진제를 첨가함에 따라 시멘트성분 중 C3S의 수화속도를 촉진 시킨 결과로판단 할 수 있다. 수화 생성물을 육안으로 관찰하기 위해서SEM찰영을 한 결과 촉진제의 첨가량에 따라 Ca(OH)2의 생성과 재령에 따라 C-S-H의 형상을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 사용된 경화촉진제는 초기강도발현 시키는 것에 대해 효과적인 것을 확인 할 수 있었다.

하수슬러지 소각재와 무기바인더를 이용한 응용 블록 개발2

이현주(Hyun Joo Lee) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.7

본 연구는 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지 소각재와 Geobond를 이용한 응용 블록의 개발을 위하여 수행하였다. 실험은 무소성 공정으로 진행하였으며, Sewage Sludge Ash (SSA)를 Geobond(무기바인더)와 특수시멘트인 초조강 시멘트 마이크로 시멘트, 모래 등의 바인더를 혼합한 각각의 페이스트 시편을 성형 후 건조 및 양생과정을 거친 시편을 단기 압축강도를 측정한 후 28일 장기 양생한 결과 압축 강도가 64.6 MPa로 발현하였다. 이는 KS기준치 22.54 MPa (229.7 kg/cm2)을 훨씬 상회하는 고강도의 압축강도를 나타내었다. 하수슬러지 소각재(SSA) 첨가율은 각 바인더 별 약 10~40%까지 혼합 가능한 것으로 나타났다. 따라서 SSA를 무기바인더인 Geobond와 특수시멘트(HESPC, MC)의 대체 물질로의 사용이 가능함을 입증하였다. This study investigated to recycle geobond and ash produced in thesewage sludge incinerator using reduction/stabilization. Nonsintering process was performed by binding cement (High Early Strength Portland cement, Micro cement), geobond and sand mixed with sewage sludge ash (SSA). Chemical ingradients of the sewage sludge ash was mainly composed of SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO and others, which were similar to those of the each binders consisting High Early Strength Portland cement, Micro cement and geobond. Results showed that unconfined the long term compressive strength could be obtained components of sewage sludge ash. It exceeded more than double score 64.6 MPa of the Korean standard (22.54 MPa = 229.7 kg/cm2). Microstructure of solidified block for the different admixture was related to the compressive strength according to SEM analysis. Optimum mixing range of the sewage sludge ash to each binders were found to be 10~40% which can widly safely regulate the confined a long term compressive strength. The best binder of long term compressive strengh was revealed Geobond more than High Early Strength Portland cement and Micro cement. This study revealed the sewage sludge ash can be partial replacement of the inorganic binder & application block for recycling.

질산칼슘 혼화재를 사용한 신속개방형 포장 콘크리트의 적정배합비 도출

원종필(Won Jong Pil),이시원(Lee Si Won),이상우(Lee Sang Woo),박해균(Park Hae Geun) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.1A

본 연구에서는 신속개방형 포장 콘크리트의 적정배합비를 도출하기 위한 실험을 실시하였다. 콘크리트 타설 후 8시간 후 교통개방을 하기 위해 조강제 및 조강시멘트를 사용하였으며 조강제의 적정 혼입량을 결정하기 위해 예비실험을 실시하였다. 이를 바탕으로 시멘트 및 잔골재율을 변수로 공기량, 슬럼프 경시변화, 응결시험, 압축강도, 휨강도 시험을 실시하였다. 실험 결과 8시간 목표 압축강도 21 ㎫, 휨강도 3.8 ㎫를 만족하는 신속개방형 교통개방 포장 콘크리트의 적정배합비를 도출하였다. This study proposed mix proportions of early strength pavement concrete for large size area using calcium nitrate. Therefore, we used type Ⅲ cement with calcium nitrate. Laboratory tests conducted to air content, slump loss test, setting time test, compressive strength test and flexural strength test. Our early strength pavement concrete mixture proportion proposed in this study for large size area attained the required compressive strength of 21 ㎫ and a flexural strength of 3.8 ㎫, which allowed it to be opened to traffic within 8 hours. Based on test results, we suggested optimum mix proportions of early strength pavement concrete for large size area using calcium nitrate.

조강형 시멘트의 광물조성, 분말도, SO₃ 함량이 모르타르 및 콘크리트 압축강도에 미치는 영향

최재원(Choi, Jae-Won),차완호(Cha, Wan-Ho),한민철(Han, Min-Cheol) 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.2

High Early Strength cement (HEC) develops strength faster than Ordinary Portland cement (OPC) and is different in mineral composition, fineness, and chemical composition. This study statistically analyzes the effect of mineral composition, fineness, and chemical composition of 36 HEC samples produced in a single cement plant on the compressive strength of mortar and concrete. The results reflect that Blaine had the most positive effect on the 1-day compressive strength of both mortar and concrete, but the increase of Blaine showed a negative effect on the 28-day compressive strength and concrete slump. The contents of C3S showed the most significant effect on the 28-day compressive strength. Additionally, there was no significant correlation between the 1-day and the 28-day compressive strength of HEC.

경화촉진제와 조강시멘트를 사용한 시멘트 페이스트의 조기강도 발현 메커니즘에 관한 실험적 연구

민태범,조인성,이한승 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.1

본 연구는 조강시멘트와 경화촉진제를 사용하여 조기강도 발현의 메커니즘을 분석하는 것이 목적이다. 연구결과 경화촉진제는 시멘트와의 수화반응시 Ca(OH)2의 촉진시키는 것을 TG/DTA 실험을 통하여 검정하였다. 압축강도 측정결과 경화촉진제의 사용량이 증가 할수록초기압축강도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 미소수화열 측정결과 경화촉진제는 시멘트의 성분중 C3S의 수화반응을 촉진시키는 것으로 나타났다. XRD분석결과 재령별 수화생성물을 확인할 수 있었으며 경화촉진제의 사용량이 증가할수록 수화물들의 피크점이 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. SEM찰영을 한 결과 촉진제의 첨가량에 따라 Ca(OH)2의 생성과 재령에 따라 C-S-H의 형상을 관찰할 수 있었다.따라서 본 연구에서 사용된 경화촉진제는 초기강도발현 시키는 것에 대해 효과적인 것을 확인 할 수 있었다. The purpose of study is to analyze mechanism with early high portland cement and hardening accelerator. As the result, it wasconcluded that hardening accelerator makes accelerates appearance of Ca(OH)2 through experiment using TG-DTA when it hydrates with cement. On the result of compressive strength, as increasing the amount of hardening accelerator used, early compressive strength was improved. Also, as a result of hydration heat, hardening accelerator accelerates hydration of C3S that is cement’scomponent. On the result of XRD’s analyzation, hydration product for each age could be check and it was shown that as increasing the amount of hardening accelerator used, peak point of hydration product was recorded high. As the result of SEM, appearance of C-S-H was shown as the amount of Ca(OH)2’s appearance and each age according to additive contents of hardeningaccelerator. Therefore hardening accelerator used on this study is effective on getting early compressive strength.

고로 슬래그 시멘트의 저온 조기 강도 증진

장복기,임용무,김윤주 한국세라믹학회 1999 한국세라믹학회지 Vol.36 No.2

고로슬래그 시멘트의 저온 조기 강도를 증진키 위하여 고로슬래그의 분말도를 높이고 낮은 물:시멘트 비(W/C)의 혼합수량을 사용하였다. 분쇄조제를 사용하여 6,280$\textrm{cm}^2$/g(Blaine)로 미분쇄한 고로슬래그를 일반 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 고로슬래그 40%의 고로슬래그 시멘트를 만들었다. 그리고 시판의 naphthalene계 고성능감수제를 사용하여 혼합수량을 W/C=0.50(KS L 5105)에서 W/C=0.33으로 저하시킬 수 있었다. 상술한 방법을 통하여 고로슬래그 시멘트의 저온 조기 강도를 포트랜드 시멘트 강도보다 오히려 더 높게 향상시킬 수 있었으며, 기공구조 및 임피던스 분석의 방법으로 본 시멘트의 미세구조를 조사하였다. The enhanced slag fineness and the batch water of low water-to-cement ratio(W/C) were employed in order to improve the early strength of blast-furnace slag blended cement at low temperature. A grinding aid was used to grind the blast-furnace slag into the fineness of 6,280$\textrm{cm}^2$/g (Blaine), and this fine slag was then homogeneously mixed with the ordinary Portland cement to produce the blast-furnace slag blended cement containing 40% slag by weight composition. On the other hand, the batch water could be reduced from W/C=0.50 (KS L 5105) to W/C=0.33 through a commercial, naphthalene type superplasticizer. Through the method mentioned above, the early strength of the blast-furnace slag blended cement at low temperature could be enhanced even somewhat higher than the Portland cement strength. And the microsturcture of the cement was studied by both the pore structure analysis and the A.C. impedance measurement.