Air-Void Structure of Very-Early Strength Latex-Modified Concrete Using Ultra-Fine Fly Ash

한 국 방 재 학 회 논 문 집 제10권 2호 2010년 4월

pp. 47 ~ 53

도로교통방재

울트라 파인 플라이 애시를 사용한 초속경 LMC의 공극구조 특성

Air-Void Structure of Very-Early Strength Latex-Modified Concrete Using Ultra-Fine Fly Ash

최판길*·박원일**·윤경구***·이봉학***

Choi, Pan-Gil

·

Park, Won-Il

·

Yun, Kyong-Ku

·

Lee, Bong-Hak

···

Abstract

Very-early strength latex-modified concrete (VES-LMC) was developed with a focus on workability, strength development and long-term durability that would allow for opening a bridge to traffic only 3 hours after concrete placement, which would be useful when repairing concrete bridge deck overlays. However, even though usage of latex in VES-LMC improves the durability, it has a disadvantage that it produces lots of entrained air. Therefore, specific plan is necessary since it is weak for freezing and thawing in air-void structure. In the present study ultra-fine fly ash (UFFA) was used. Test results are follows ; Air content of VES-LMC UFFA (VES-LMC using UFFA) concrete was decreased since major pozzolan reaction was happened in one day. It was also found that total air content of concrete was decreased with pozzolan reaction since air content in 28 days was the same with one day air content. The addition of calcium hydroxide increased entrained air which is smaller than size of 200

^µ

m. It was effective to improve the air-void structure of VES-LMC since spacing factor can be confirmed as smaller than size of 200

^µ

m using more than 15% of UFFA.

Key words

: VES-LMC, ultra-fine fly ash, air-void structure, spacing factor

요 지

초속경

LMC(Very-Early Strength Latex-Modified Concrete ; VES-LMC)

는작업성

,

강도발현 및장기 내구성 측면에서콘 크리트타설 후

3

^{시간이내에 교통개방을가능하게할목적으로개발되었고}

,

^{교량바닥판긴급보수공사에유용하게 사용되고}

있다

.

그러나초속경

LMC

에서라텍스의사용이콘크리트의내구성은향상시키지만다량의갇힌공기를양산한다는단점이있 다

.

따라서취약한공극구조를개선하기위해서는특별한방법이필요하며

,

본논문에서는울트라파인플라이애시가사용되었 다

. UFFA VES-LMC

^{의공기량은재령}

1

^{일에포졸란반응의대부분이발생하여재령}

1

^{일공기량이경화전공기량보다저하되}

었다

.

^또한재령

28

^{일공기량은재령}

1

^{일공기량의공극구조와동일하게나타나}

,

^{포졸란반응에의해콘크리트의전체공기량}

이감소함을확인하였다

.

^{수산화칼슘의첨가는}

200

^µ

m

^{이하크기의연행공기를현저하게증가시키고}

, UFFA

^를

15%

^{이상사용하}

면간격계수를

200

µ

m

이하까지확보할수있어

VES-LMC

의공극구조개선에매우효과적인것으로나타났다

.

핵심어 : 초속경

LMC,

울트라파인플라이애시

,

공극구조

,

간격계수

···

1. 서 론

현재 널리 사용되고 있는 급속경화 콘크리트는 크게 에폭 시 콘크리트계열과 초속경 콘크리트계열로 구분할 수 있다

.

에폭시 콘크리트는재료 자체의 내구성은 매우 우수하나 모 체콘크리트와의 이질성으로 인해 조기파손이 발생하는 문제 점이 있고

,

초속경 콘크리트는 높은 수화열로 인해 균열에 대한 안전성이 떨어지며

(NCHRP Report 540, 1996 ;

한천

구

, 2003),

^{내구성이 저하되는 특징이 있다}

.

^{이러한 단점을}

보완하기 위해 등장한 재료가 초속경 콘크리트에 라텍스 수 지를 혼입한초속경 라텍스개질콘크리트

(very-early strength latex-modified concrete ; VES-LMC)

이며

,

작업성

,

강도특성 및 내구성이우수하고

,

부착강도가확보되어현장적용성이 뛰

어나다는 특징이있다

(Yun, 2004).

^{그러나 재료자체의 높은}

수화열로 인해균열이 발생하는사례가보고되고 있고

,

^라텍

스의 사용으로인해내구성은향상되지만초기수축이커진다 는 단점이 있다

.

이를극복하기 위한방안으로단위시멘트량 을 줄이고 콘크리트양생방법을 개선하는 등의 노력이 수행

***정회원·강원대학교토목공학과박사후과정(E-mail : [email protected])

***(주)미래기술단대표이사

***강원대학교토목공학과교수

된 바 있으나

,

^{재료 자체의 수화열을 저감시키거나 수축을}

저감시킬수 있는근본적인 해결책은 되지 못하였다

(

김기헌

,

2006).

또한

VES-LMC

는 라텍스의사용으로 콘크리트 내에

갇힌 공극 수준의 공기를 다량 발생시키는 단점이 있고

,

과 도하게발생하는공기량을저감하기위하여 소포제가사용되 므로

AE

제를 사용할수 없는조건이다

.

더불어 소포제의사 용은갇힌공극을줄여주는 역할을할 뿐연행공기를 형성하

는 역할은하지 못한다

.

따라서

VES-LMC

는 동결융해 환경

에 취약한공극구조를갖출 수밖에없는 조건이므로

,

^라텍스

의필름막형성효과 및 낮은투수성이이를보완하는역할을 한다

(Kuhlman, 1983).

콘크리트가균열발생

,

외부하중및 지 속적인 동결융해에노출될 경우 라텍스 필름막이 제 기능을 발휘하지 못하게 될 수 있으므로 궁극적으로는 연행공기를 확보하여동결융해에안전한공극구조를확보할필요가있다

.

그러나

VES-LMC

에서는

AE

제의 사용이불가능하므로현실

적으로공극구조를개선할 수있는 방법이없는 실정이다

.

따라서 본 논문에서는

VES-LMC

^{의 공극구조를 개선하기}

위한 연구를 수행하고자 하였고

,

초고분말도 플라이 애시

(ultra-fine fly ash ; UFFA)

를 시멘트 대체재로 사용하는 방 법을검토하였다

.

더불어초고분말도플라이애시는비표면적 이매우 크기때문에소량의수산화칼슘과도조기포졸란반 응을하고

,

특히 고온조건에서포졸란반응 활성도가높아지

므로

(

이승헌

, 2000)

급속경화 콘크리트에 사용되어조기강도

저하의단점을극복할 수 있을것으로 판단하였다

.

초고분말도플라이 애시의 조기 포졸란 반응 과정에서 발 생하는공극의충전효과에의해 나타나는공극구조의상태변 화를 평가하여

,

궁극적으로

VES-LMC

의 공극구조를개선할 수 있는 방법을 제시하고 동결융해에안전한 구조를 확보하 고자하였다

.

2. 실험개요 및 방법

2.1 실험개요

콘크리트의 공극구조는 동결융해 내구성을 간접적으로 평 가할 수 있게 하는 수단으로 사용되며

,

콘크리트 내부에 연 행공극이다량 분포하게 되면 동결조건에서 수분의 이동 및 팽창압 감소에 기여하므로 동경융해 저항성이 향상된다

.

VES-LMC

의 공극구조는 라텍스의사용으로갇힌 공극 수준

의 공극이 다량 발생하므로

,

연행공기를 형성할 수 있는 여 지가 없어 공극구조가취약하게 되어 공극구조 측면에서 동 결융해에대한안정성이 떨어지게된다

.

본 논문에서는

VES-LMC

의 취약한 공극구조를근본적으

로개선하기 위한 방법으로

UFFA

와 수산화칼슘의사용으로

인한포졸란 반응을이용하였다

.

^{이를평가하기 위한방법으}

로 재령

1

일과

28

일에 공극구조분석 실험을 수행하여경화 전콘크리트의 공기량과경화후콘크리트의공기량을비교하 였다

.

또한 공기량 변화의 원인 분석을 실시하기 위하여 공 극크기별 공기량 및 공극 개수 분포를 분석하고

,

^{공극 특성}

치인 간격계수와 비표면적에 대한 정보를 이용하여 내구성 지수를간접적으로예측하였다

.

2.2 사용재료

2.2.1

초속경시멘트

(VES-Cement)

VES-Cement

는 국내

S

사에서 생산되는

VES-LMC

전용 초속경시멘트를 사용하였다

.

초속경 시멘트는를 주성분으로 하는 알루미나계초속경시멘트

(AC

^계

),

^C12A7과 CaSO4를 주 요 성분으로 하는 비정질알루미나계초속경시멘트

(

C12A7계

)

와 를 주요 성분으로하는 아윈계

(Hauyne)

초속경시멘

트로구분되며

, 1

종시멘트에존재하지않는수화활성도가 높 고 안정한수화물을 생성시키는

3

^CaO·

3

^A12O3·CaSO4를 다 량 함유하고있어수화반응시매우 빠른속도로침상결정의

3

차원적 망목구조를 형성하는 고황산염의

Calcium sulfoalu- minate

수화물

(ettringite)

을 생성시켜 수 시간내에 높은 강도 를 발현하는특징이 있다

. Table 1

^은

VES-Cement

^{의 물리·}

화학적 특성실험결과를나타낸다

. 2.2.2

초고분말도플라이애시

(UFFA)

Table 2

^{는 국내}

G

^{사에서 생산된 초고분말도 플라이 애시}

(UFFA)

의 물리 화학적 특성을 나타내는 것으로

,

본 실험에

사용된

UFFA

는 플라이 애시를 밀링 기계

(mill machine)

로 분쇄하여 제조한플라이 애시이다

.

따라서 플라이애시의 입 자의 형상이집진방식으로생산된플라이애시보다모나다는 특징이 있다

.

2.2.3

골재

본 논문에 사용된 잔골재는 비중이

2.61

^{인 천연 강모래를}

5 mm

체로 쳐서사용하였고

, 19 mm

쇄석 골재를물로 세척

하여 사용하였다

. Table 3

은 실험에 사용된 잔골재와 굵은

골재의물리적특성을나타낸다

. Fig. 1

^{은 잔골재의 입도분포}

곡선을 나타내고

,

^그림

Fig. 2

^{는 굵은골재의 입도분포 곡선}

을 나타낸다

. C SA

Table 1. Physical and Chemical Properties of Ves-cement Cement

type Chemical composition (%) Fineness (cm

²

/g) Specific

gravity SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

CaO MgO SO

3

Cement 10.2 16.7 1.3 50.8 1.4 15.5 5,700 VES- 2.95 Table 2. Physical and Chemical Properties of Ultra-Fine Fly

Ash

Type Chemical composition (%) Fineness

(cm

²

/g) Specific gravity SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

CaO MgO

UFFA 49.4 27.5 8.43 1.621 1.12 6,934 2.58 Table 3. Physical Properties of Aggregate

Type Max.

size(mm) Specific

gravity Absorption rate

(%) F.M

Fine

aggregate

^≤

5 2.58 0.71 2.76

Coarse

aggregate 19 mm 2.69 0.68 6.60

2.2.4

^라텍스

UFFA VES-LMC

의 투수저항성을 비롯한 내구성에 큰 영

향을미치는라텍스는스티렌

-

부타디엔

(styrene-butadiene)

라텍 스로시멘트모르타르와 콘크리트에적합하도록 제조된것이 다

.

라텍스의물리적특성은

Table 4

와 같다

.

2.2.5

소포제 및지연제

소포제는실리콘계열로라텍스첨가용으로도 사용되는것 을선정하여 사용하였고

,

발생된 기포를파괴하는파포의 기 능과 기포발생자체를 억제하는 억포의 기능이 동시에 나타 나는특징이있다

.

지연제는구연산계열의 지연제를사용하였 다

. Table 5

^와

6

^{은 실험에 사용된 소포제 및 구연산계열 지}

연제의화학적특성을 나타낸다

.

2.3 UFFA VES-LMC 배합설계

본 논문에서는

VES-LMC

^에

UFFA

^{가 혼입된}

UFFA

VES-LMC

의 특성을평가하기위하여

VES-LMC

의 시방배합

을 기준으로

VES-Cement

대비

UFFA

치환률을

0, 5, 10, 15,

및

20%

로 변화하고

UFFA

중량대비 수산화칼슘을

10%

첨가한배합을실시하였다

.

콘크리트배합은보통콘크리트 제조방법과달리시멘트 혼 합시간을

30

초 이상 더 길게 확보하였다

.

굵은 골재와 잔골 재를 혼합하여 약

30

^{초간 건비빔을 실시한 후}

,

^시멘트

,

UFFA

및 수산화칼슘을혼합하여 다시

1

분 이상 모든 재료

가 잘 분산될 수 있도록 배합을 실시하였다

.

다음으로 소포 제가 첨가된라텍스와 지연체가희석된물을투입한후

30

초 이상 모든 재료가 잘 섞이도록 배합하였다

. Table 7

^{은 실험}

변수에 따른

UFFA VES-LMC

콘크리트배합표를 나타낸다

.

모든 시험편의 양생은 온도

20±2

^o

C,

상대습도

60±5%

의 양 생조건에서실시하였다

.

2.4 실험방법

2.4.1

공기량실험

(

경화전콘크리트

)

콘크리트의 압축강도 및 내구성에 영향을 미치는 공기량

시험은

KS F 2421(

^{굳지 않은 콘크리트의압력법에 의한 공}

기 함유량 시험방법

)

에 준하여 실험을 실시하였다

. Fig. 3

은 공기량 측정전경을 나타낸다

.

2.4.2

^{화상분석실험}

1)

화상분석 개요

화상분석이란 어느 주어진 화상으로부터 정량적인 정보를 추출해 가는분석방법으로서 물체의 크기와이의 분포도

,

밝 기

,

^높이

,

^면적

,

^{위치 및 형상 등을 추출해 내기 위한 분석}

방법을말한다

.

화상분석에는 리니어트레버스 방법과포인트 카운트 방법

(ASTM C 457)

이있다

.

리니어 트레버스 방법은 현미경에 의해 확대된 콘크리트 표면에 나타난 공극의 크기

,

^{개수 등을 육안으로 관측하여}

하나씩세어서필요한계수 등을계산해내는방법으로측정 에 많은시간이소요되므로최근에는거의사용되지않는다

.

포인트 카운트 방법은

Fig. 4

^{와 같이 시멘트 페이스트를}

통해서잘 배치된입방체로분포되는모든 공극은같은직경 을 가진다는가설을 바탕으로간격계수

(

시멘트페이스트 속의 가장 먼 점으로부터 가장 가까운 공극벽에 대한 거리

)

는 입 방체의반대편에위치한두 공극의외주사이의거리를반으 로 나눈 것을의미한다

.

Fig. 1. Grading Curve of Fine Aggregate

Fig. 2. Grading Curve of Coarse Aggregate

Table 4. Physical Properties of SB Latex Solids

content (%) pH RVT brookfield

viscosity (mPa·s) Surface tension

(dynes/cm) Particle size

(nm) Stabilizer

type Minimum film forming temperature (

^o

C)

45~48 9.5~11.0 40 30~35 180~210 anionic < 4

Table 5. Chemical Properties of Antifoaming Agent Specific gravity pH Solid content (%) Appearance

1.02 7.0 25 white

Table 6. Chemical Properties of Retarding Agent Series Characteristic Molecule Molecule Purity pH trisodium

citrate white

crystalline C

6

H

5

KNa

3

O

7

258.07 99~100% alkalinity

2)

실험방법

화상분석의용이함을위해서 표면연마작업은반드시행해 져야하며

,

^{분석 시오차를 줄이기위한매우 중요한작업이}

다

.

절단 직후의 공시체는 그 표면이 매우 거칠어 기포부의 구별이 불가능하다

.

본 논문에서는

ASTM

규정에 따라

SiC

파우더를이용하여콘크리트의표면을연마하였다

.

^표면연마

에 사용된

SiC

파우더는 최초

60

번 연마제에서 시작하여

100

번

, 200

번

, 320

번

, 420

번의 연마제를 거쳐 최종

600

번 연마제순서로 연마를 실시하였다

.

연마가끝난 후

,

시료 표 면의기포안으로유입된이물질제거를위하여강한 수압으 로표면을 깨끗이세척한다

.

화상분석단계는현미경초점과조명위치설정에서부터 데

이터 저장 단계까지 총

9

단계로 구분된다

. Fig. 5

는 화상분

석시험절차를 나타낸다

.

^{화상분석시험편은 φ}

100×200

^{의 원}

형공시체를 상면에서

50 mm

지점을 절단하고

,

절단면을

ASTM

규정에 준하여연마하여준비하였다

(

최판길

, 2010)

3. 실험결과

3.1 경화전·후 공기량

경화전 콘크리트의공기량은 압력법

(KS F 2421)

으로 측정 하였고

,

^{경화후 콘크리트의 공기량은}

ASTM C 457

^{에 기초}

한 화상분석 실험을 수행하여 측정하였다

.

경화후 콘크리트 공기량은 재령

1

일과

28

일에평가하여 재령별콘크리트의 공 기량을 비교하였다

.

Fig. 6

^은

UFFA VES-LMC

^{의 경화전}

,

^재령

1

^{일 및 재령}

28

일공기량을 비교한그래프이다

.

경화전콘크리트의공기량 과 비교하여재령

1

일부터공기량이 저하되는현상이확인되 었고

,

재령

28

일공기량은재령

1

일공기량과유사한것으로 나타났다

.

^{즉 수산화칼슘의혼입으로조기 포졸란반응이 유}

도되어

UFFA

가 대부분 포졸란반응을 수행하였음을의미하

는 결과이다

.

또한상기의 결과에의하면 재령이증가하여도

공기량에 변화가 없음을 알 수 있는데

(

최판길

, 2010),

이는

VES-Cement

^{의 수화반응과 에트링가이트생성반응이 공극구}

조에는 영향을주지 않음을의미하는것이다

. Table 7. Mix Properties of UFFA VES-LMC

Variables UFFA

(%) W/C

(%) S/a (%)

Unit Weight(kg/m

³

)

Antifomer

(%) Retarder UFFA (%)

(kg) Latex

(kg) Cement

(kg) Water

(kg) Sand

(kg) Gravel (kg)

U0%-L15%-C0% 0% 38 50 0 112.5 360 77.3 921 786 0.6% 0.3% -

U5%-L15%-C10% 5% 38 50 18 112.5 342 77.3 920 785 0.6% 0.3%

(by UFFA 10%

weight)

U10%-L15%-C10% 10% 38 50 36 112.5 324 77.3 919 784 0.6% 0.3%

U15%-L15%-C10%* 15% 38 50 54 112.5 306 77.3 918 783 0.6% 0.3%

U20%-L15%-C10% 20% 38 50 72 112.5 288 77.3 916 782 0.6% 0.3%

Indication of Variables

U15%-L15%-C10%* ; UFFA15% - Latex 15% - Ca ( OH )

2

10%

Fig. 3. Air content test of fresh concrete

Fig. 4. Assumption and computation of spacing factor

Fig. 5. Image analysis testing procedure

Fig. 7

은

UFFA VES-LMC

의 경화전 콘크리트의공기량과 경화후콘크리트의공기량에대한 상관성을비교한그래프이 다

.

^{일대일 대응 기준선을 중심으로재령}

1

^{일 및}

28

^{일 공기}

량모두 기준선아래에위치하여공기량이적게분포하고있 음을알 수 있다

.

3.2 공극구조 특성

VES-LMC

에 사용되는 라텍스는 배합과정에서 갇힌 공극

수준의공기를다량발생시켜볼베어링작용을유도하여워 커빌리티를증진시킨다

.

그러나 과도하게생성되는공기는콘 크리트의 수밀성

,

^{투수저항성 및 강도를 저하시키는 단점을}

수반하므로

,

이를 방지하기위하여파포와 억포의기능을 보

유한 소포제가 사용된다

.

즉

VES-LMC

의 공극구조는 갇힌

공극이 차지하는 비중이 매우 크고

,

상대적으로 연행공기는 적게 형성되는 특징이 있다

.

^{또한 기 발생한 공기를 줄여주}

기 위해 소포제가 사용되므로 연행공기를 형성하기 위하여

AE

제를추가로투입할수없는조건이다

.

따라서공극구조가 매우취약할 수밖에 없고 이러한 취약한 공극구조를 라텍스 필름막이보완하는시스템으로 동결융해에대한 저항성을확

보하게된다

(Kuhlman, 1983).

그러나 공용 년수가 오래되거

나 지속적인동결과 융해의환경에 노출되면

,

^{라텍스 필름막}

이 제 역할을 하지 못할 수 있으므로 궁극적으로는 공극구 조를 개선하여 동결융해에 대한 안전성을 확보할 필요가 있다

.

Fig. 8

은

UFFA VES-LMC

의 재령

1

일 공극크기별 공기 량 분포를 나타내는그래프이다

.

공기량 실험결과

UFFA

혼 입률이증가함에따라공기량이 증가하는현상이나타났는데

,

공극구조분석결과

200

^µ

m

^{이하 크기의연행공극은현저하게}

증가한 반면

, 200

µ

m

이상 크기의 공극에는 영향이 없는 것

으로 나타났으므로

, UFFA

의 혼입이 콘크리트에서 연행공기

형성에 기여함을 알 수 있었다

.

이러한 결과는

Fig. 9

의 공

극크기별 공극 개수 분포에서 명학하게 확인할 수 있는데

,

200

µ

m

이상크기의 비교적큰 크기의공극의 개수는유사한

반면

, 200

µ

m

이하크기의비교적 작은공극의개수는

UFFA

혼입률이 증가함에 따라 추세적으로 증가함을 알 수 있다

.

더불어

UFFA

^{의 혼입률이}

10%

^{이하일 때는 연행공기 증가}

률이 크지않음을 확인할수 있었다

.

Fig. 10

은 재령

28

일 공극크기별 공기량 분포를 나타내는

그래프로써

,

재령

1

일 공극구조와거의 동일하였고

,

재령

28

일 공극크기별공극 개수 분포를 나타내는

Fig. 11

^{또한 재}

령

1

일 공극구조 특성과 동일하게 평가되었다

.

따라서 재령

1

일에이미

UFFA

와 수산화칼슘의반응이모두종료되었음이

재차 확인되었고

,

수화반응이 공극구조 변화에 영향을 주지 않음이 확인되었기에

,

^재령

28

^{일 공극구조 변화는 재령}

1

^일

공극구조와동일하게 평가되었음을유추할수 있다

. Fig. 6. Test results of air content

Fig. 7. Correlation between fresh concrete and hardened concrete

Fig. 8. Distribution of air content (1-day)

Fig. 9. Distribution of air-void number (1-day)

3.3 재령별 공기량 분포

Fig. 12

는

UFFA

혼입률에 관계없이 재령

1

일과

28

일의 공극크기별 공기량 분포의 추세를 비교하기 위하여

5

가지

(UFFA 0%~20%)

^{변수를 모두 평균하여비교한 그래프이고}

,

Fig. 13

은 공극크기별 공극 개수 분포를 비교한 그래프이다

.

그래프에서볼수 있듯이재령

1

일과

28

일에서의공극구조가 일치하는 것으로 나타났다

.

각각의 재령에서 실험에 사용된 시험편이 다름에도 불구하고 공극구조가 동일하게 분석되었 다는 것은 화상분석 실험의 정확도를확인할 수 있게 하며

,

콘크리트의공극구조는 동일배합에서서로 다른시험체를사 용하여도동일한결과가 도출됨을의미하는것이다

.

3.4 간격계수와 비표면적

콘크리트내부에 존재하는공극은 경화 전후 콘크리트 성 질에 미치는 영향이 매우 크며

,

내부 공극의 특성을 나타내 는 지표로

1949

^년

Powers

^{는 간격계수의개념을 발표하였다}

.

콘크리트의 공극은 크기에 따라 겔 공극

(gel pore),

모세관 공극

(capillary pore),

및 기포

(air void)

로 구분된다

.

겔 공극 이나모세관공극은콘크리트의 수화반응과정에서생성되므 로임으로조절하기가어렵다

.

^{그러나연행공기는}

AE

^제를사

용하거나소포제를사용하여임의로 조절할수 있다

.

동결융 해내구성을향상시키기 위해사용되는

AE

제는콘크리트내

부에

10~100

µ

m

크기의 공극을 형성시켜내부 수분의 이동

및동결 시 팽창압감소에 기여한다

(Attiogbe, 1996).

간격계수와 공극의 비표면적은 콘크리트의 공극구조 특성

을 나타내는 대표적인특성치이다

. 2003

년

Mindess

등의 연 구결과에 의하면 공극의 비표면적은 최소

25 mm

²

/mm

³이상 확보되어야 하며

,

^{간격계수는}

0.2 mm(200

^µ

m)

^{이하가 되어야}

동결융해로부터 확실한 예방이 가능하다고 기술하였다

(Mindess et al, 2003).

그러나상기의간격계수기준

(200

µ

m

이 하

)

은간격계수와내구성지수의관계에서

90%

이상의내구성

지수 확보에 적용되는 기준이다

.

^또한

Kansas DOT

^에서는

경화전 콘크리트의간격계수기준을

250

µ

m

이상규정하고있 는데

(Kansas DOT Specification, 2007),

그 지역의 기후적 조건을 고려하여 기준을 달리하고 있다

.

추운 지역일수록

200

^µ

m

^{보다적은엄격한기준을적용하고있고}

,

^{온난한지역}

일수록 크게적용하고 있다

.

Fig. 14

는

UFFA VES-LMC

의 재령

1

일과

28

일에서의 간 격계수를 측정한결과를나타내는그래프이다

.

각각재령에서 의 간격계수가 비교적유사하게측정되어공극구조특성결과 에 잘 부합하였다

.

또한

UFFA

가

15%

이상 첨가되면서 공극 의 간격계수가

200

µ

m

이하까지 감소되어

Kansas DOT Specification(250

µ

m

이하

)

과

Mindess

등의 간격계수 기준

(200

^µ

m

^이하

)

^{을모두만족하여 동결융해저항성 향상에 기여}

할 수 있는 것으로나타나

(Kansas DOT Specification, 2007 ;

Mindess et al, 2003),

간격계수에 기초한 내구성 지수가

95%

이상 확보될 수 있는 것으로 나타났다

. Fig. 15

는 재령

28

^{일에평가한공극의 비표면적과간격계수의관계를나타내}

는 그래프이다

. Fig. 11. Distribution of air-void number (28-day)

Fig. 12. Trend of air-content distribution with age Fig. 10. Distribution of air content (28-day)

Fig. 13. Trend of air-void number distribution with age

4. 결 론

본논문에서는

VES-LMC

에 나타나는취약한공극구조 특 성을 개선하고자

, VES-LMC

^에

UFFA

^{를 적용한 콘크리트의}

공극구조특성을화상분석방법을이용하여평가하였다

.

이에 대한결론을 요약하면다음과같다

.

1) UFFA VES-LMC

의 공기량은 재령

1

일에 포졸란 반응

의 대부분이 발생하여 재령

1

^{일 공기량이 경화전 공기}

량보다 저하되는 특징이 나타났다

.

또한 재령

28

일 공 기량은재령

1

일 공기량의공극구조와 동일하게나타나

,

포졸란반응에의해 콘크리트의전체공기량이감소함을 확인하였다

.

2)

수산화칼슘의첨가는

200

µ

m

이하크기의연행공기를현 저하게 증가시키고

, UFFA

가

15%

이상 치환되면간격계 수가

200

µ

m

이하까지확보되어

, Kansas DOT Specification (250

^µ

m

^이하

)

^과

Mindess

^{등의 연구결과에 제시된 간격}

계수 기준

(200

µ

m

이하

)

을 모두만족하므로 내구성지수 를

95%

이상까지확보할 수있는 것으로 나타났다

. 3)

본 논문에서는급속경화 콘크리트의 일종인

VES-LMC

에 플라이애시의 일종인

UFFA

^{를 사용하는 새로운 방}

법을 도입하여 현재까지 해결 불가능하였던

VES-LMC

의 취약한공극구조의문제를해결하여궁극적으로 동결 융해에 안전한공극구조형성에 기여하였다

.

감사의 글

본 논문은국가

R&D

과제인장수명·친환경도로포장 설

계 및 시공기술개발연구과제의 일환으로수행되었으며 이에 감사드립니다

.

참고문헌

김기헌

(2006)

초속경 라텍스개질 콘크리트(VES-LMC) 균열발생 원인분석 및 억제방안

,

공학박사학위논문

,

강원대학교대학원

.

이승헌

, Estuo Sakai, Masaki Daimon (2000)

전기집진장치로부 터단별채취한플라이애시의수열반응성

,

한국세라믹학회지

, Vol.37, No.8, pp.811-816.

최판길

(2010)

초고분말도 플라이 애시를 사용한 초속경 LMC의 초기수축 및 공극구조 특성

,

공학박사학위 논문

,

강원대학교 대학원

.

한천구외

(2003)

팽창재및수축저감제를이용한고성능콘크리 트의수축특성

,

콘크리트학회 논문집, 제

15

권 제

6

호

pp.785- ASTM C 457-82a 793. (1982) Standard Practice for Microscopical Determination of Air-Void Content and Parameters of the Air- Void System in Hardened Concrete , ASTM.

Attiogbe, E.K. (1996) Predicting Freeze-Thaw Durability of Con- crete-A New Approach , ACI Materials Journal, Vol.93, No.5, pp.457-464.

Kansas DOT Specification (2007) Division 400 Concrete Standard Specifications, 401 Concrete, 401-5 Commercial Grade Con- crete , pp.400-1~400-14.

Kuhlmann, L.A. (1983) Latex Modified Concrete for Deck Repair and Rehabilitation, American Society of Civil Engineering Spe- cialty Conference on New Materials and Process for Street, Highway, and Airport.

Sidney Mindess, J. Francis Young, David Darwin (2003) CON- CRETE second edition, pp.169-176

NCHRP Report 540 (2005) Guidelines for Early-Opening-to-Traf- fic Portland Cement Concrete for Pavement Rehabilitation , Report Number 540, TRB.

Powers T.C (1949) The Air Requirement of Frost-Resistant Con- crete , Research Laboratories of the Portland Cement Associa- tion, Vol. 29, pp.1-28.

Yun, K.K., Kim, D.H., and Choi, S.Y. (2004) Durability of Very- Early-Strength Latex-Modified Concrete Against Freeze-Thaw and Chemicals , Transportation Research Record 1893, TRB, National Research Council, Washington, pp.1-10.

◎논문접수일

: 10

년

02

월

17

일

◎심사의뢰일

: 10

년

03

월

02

일

◎심사완료일

: 10

년

03

월

31

일

Fig. 14. Test results of spacing factor

Fig. 15. Comparison between spacing factor and specific

surface area