저작자표시

(1)

저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 이용자는 아래의 조건을 따르는 경우에 한하여 자유롭게

l 이 저작물을 복제, 배포, 전송, 전시, 공연 및 방송할 수 있습니다. 다음과 같은 조건을 따라야 합니다:

l 귀하는, 이 저작물의 재이용이나 배포의 경우, 이 저작물에 적용된 이용허락조건 을 명확하게 나타내어야 합니다.

저작권법에 따른 이용자의 권리는 위의 내용에 의하여 영향을 받지 않습니다. 이것은 이용허락규약(Legal Code)을 이해하기 쉽게 요약한 것입니다.

Disclaimer

저작자표시. 귀하는 원저작자를 표시하여야 합니다.

비영리. 귀하는 이 저작물을 영리 목적으로 이용할 수 없습니다.

변경금지. 귀하는 이 저작물을 개작, 변형 또는 가공할 수 없습니다.

(2)

2 2 20 0 00 0 09 9 9년 년 년 2 2 2월 월 월 석사학위논문

그 그

그라 라 라우 우 우트 트 트 모 모 모르 르 르타 타 타르 르 르 배 배 배합 합 합조 조 조건 건 건에 에 에 따 따 따른 른 른 물 물 물리 리 리적 적 적 성 성 성질 질 질의 의 의 특 특 특성 성 성

조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 대 대 대학 학 학원 원 원

자

자 자 원 원 원 공 공 공 학 학 학 과 과 과

문 문

문 태 태 태 철 철 철

(3)

그라우트 모르타르 배합조건에 따른 물리적 성질의 특성

- Characteri zeofphysi calproperti esaccordi ngto compoundcondi ti onofgroutmortar

---

2 2 20 0 00 0 09 9 9년 년 년 2 2 2월 월 월 2 2 25 5 5일 일 일

조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 대 대 대학 학 학원 원 원

자 원 공 학 과

문 문

문 태 태 태 철 철 철

(4)

그 그

그라 라 라우 우 우트 트 트 모 모 모르 르 르타 타 타르 르 르 배 배 배합 합 합조 조 조건 건 건에 에 에 따 따 따른 른 른 물 물 물리 리 리적 적 적 성 성 성질 질 질의 의 의 특 특 특성 성 성

지 지 지도 도 도교 교 교수 수 수 강 강 강 추 추 추 원 원 원

이 이 이 논 논 논문 문 문을 을 을 공 공 공학 학 학 석 석 석사 사 사학 학 학위 위 위신 신 신청 청 청 논 논 논문 문 문으 으 으로 로 로 제 제 제출 출 출함 함 함

2 2

20 0 00 0 08 8 8년 년 년 1 1 10 0 0월 월 월

조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 대 대 대학 학 학원 원 원

자원공학과

문 문

문 태 태 태 철 철 철

(5)

문 문 문태 태 태철 철 철의 의 의 석 석 석사 사 사학 학 학위 위 위논 논 논문 문 문을 을 을 인 인 인준 준 준함 함 함

위 위

위원 원 원장 장 장 조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 교 교 교수 수 수 박 박 박 천 천 천 영 영 영 위 위 위 원 원 원 조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 교 교 교수 수 수 고 고 고 진 진 진 석 석 석 위 위 위 원 원 원 조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 교 교 교수 수 수 강 강 강 추 추 추 원 원 원

2 2

20 0 00 0 08 8 8년 년 년 1 1 11 1 1월 월 월

조 조 조선 선 선대 대 대학 학 학교 교 교 대 대 대학 학 학원 원 원

(6)

- -

-목 목 목 차 차 차- - -

ListofTables···ⅱ Listoffigures···ⅲ Abstract···ⅳ

1.서론 ···1

2.이론적 배경 ···3

2.1재료의 강도 ···3

2.2그라우트 모르타르의 응력-변형률 관계 ···5

2.3파괴형태 ···6

3.시료준비 및 배합설계 ···8

3.1시료준비 ···8

3.2배합설계 ···11

3.2.1공시체 제작 ···11

3.2.2모르타르의 배합 ···13

4.결과 ···15

4.1일축압축강도(UniaxialCompressiveStrength)···15

4.1.1이론식과 강도값의 비교 ···36

4.2영률과 포아송비(Young'smodulusandPoisson'sration)···40

4.2.1이론식과 영률의 비교 ···47

4.3파괴형태에 따른 분류 ···58

5.토의 ···53

6.결론 ···54

(7)

-

- -L L Li i is s st t to o of f fT T Ta a ab b bl l le e es s s- - -

Table3-1.Chemicalcomponentofportlandcement···8

Table3-2.Naturalcomponentofportlandcement···9

Table3-3.Naturalandchemicalcharacterofstandardsand···10

Table3-4.Citywaterquality···10

Table3-5.Compoundconditionwithcement:sand:water···14

Table.4-1.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA1(1:0.5:0.40)···16

Table4-2.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA2(1:1:0.40)···18

Table4-3.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA3(1:1.5:0.40)···20

Table4-4.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB1(1:0.5:0.45)···22

Table4-5.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB2(1:1:0.45)···24

Table4-6.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB3(1:1.5:0.45)···26

Table4-7.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC1(1:0.5:0.50)···28

Table4-8.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC2(1:1:0.50)···30

Table4-9.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC3(1:1.5:0.50)···32

Table4-10.Coefficientofa,bvalues···36

Table4-11.Eachcountryhighconcretestandard···37

Table4-12.ComparisonUniaxialCompressiveStrengthandPredictionStrength37 Table4-13.Resultofyoung'smodulusandpoisson'sration···40

Table4-14..Resultofyoung'smodulusandpredictionyoung'smodulus···47

Table4-15..Classificationoffracturetype···51

(8)

- -

-L L Li i is s st t to o of f ff f fi i ig g gu u ur r re e es s s- - -

Figure 2-1.strain-strength curve ofuniaxialcompressive testaccording to a

compoundconditiongroutandmortar.···5

Figure 2-2. Failure types of cylindrical concrete specimens by using compressivetest.···7

Figure3-1.Photographyofcuringcell.···11

Figure3-2.Photographyofsiliconstopupmoldwithfloor···12

Figure3-3.Photographyofusevibrator.···13

Figure4-1.ResultsofuniaxialcompressivetestA1(1:0.5:0.40).···16

Figure4-2.ResultsofuniaxialcompressivetestA2(1:1:0.40).···18

Figure4-3.ResultsofuniaxialcompressivetestA3(1:1.5:0.40).···20

Figure4-4.ResultsofuniaxialcompressivetestB1(1:0.5:0.45).···22

Figure4-5.ResultsofuniaxialcompressivetestB2(1:1:0.45).···24

Figure4-6.ResultsofuniaxialcompressivetestB3(1:1.5:0.45).···26

Figure4-7.ResultsofuniaxialcompressivetestC1(1:0.5:0.50).···28

Figure4-8.ResultsofuniaxialcompressivetestC2(1:1:0.50).···30

Figure4-9.ResultsofuniaxialcompressivetestC3(1:1.5:0.50).···32

Figure4-10.Uniaxialcompressivestrengthversus cement:sandratio.···34

Figure4-11.Uniaxialcompressivestrengthversuscuringday.···35

Figure4-12.Uniaxialcompressivestrengthversuscement:waterratio.···35

Figure4-22.Young'smodulusversus compressivestrength.···45

Figure4-23.Poisson'srationversuscompressivestrength.···46

Figure4-24.Poisson'srationversus young'smodulus.···46

Figure4-25.Fracturetype.ofCylindricalConcreteSpecimens.···51

(9)

A A Ab b bs s st t tr r ra a ac c ct t t

-Characterizeofphysicalpropertiesaccordingtocompoundconditionofgrout mortar-

ByMun,TaeChul

Adv.Prof.:Kang,ChooWon Dept.ofResourceEngineering GraduateSchool,ChosunUniversity

To increase the ability of unstable rock mass for the settlement, cement-mortargroutisusedasasupporton tunnelorslope.Grout increases thesupporting effectby enhancing theability tosettlebetween rockmassand theirsupports.

In thisstudy,specimen wasproduced by using cement-mortaron thebasis of thecureconditionofrockboltonthetunnelingworkstandardspecification.

Uniaxialcompressivestrengthexecutionwasconductedfor6days,the3rd,4th, 5th,6th,7th and 10th curing day,to check the section.The afermoentioned strength execution revels thatthe strength increases forthe period of3rd to 7thdayandalsoin10thday.

Tolook overtheeffectofmixed proportion ofcement,sand and wateron strength,162testsweremadefor9mixproportions.AfterUniaxialcompressive strength execution and comparison,itwasobserved thatstrength increased as waterin themixture is reduced.As a resultofthe controlofsand ratio by 50%,theexecution strength increased when thesand ratio israised.Strength was consistentduring curing period on each mix proportion,butthere were sectionswhereitsuddenlyincreased.Poisson'sratiowidelyrangedfrom 0.13to 0.27,and young'smodulusalso broadly ranged from 13.79 to 33.25.Poisson's ratio had nothing to do with Uniaxialcompressive strength wheres young's modulus was concerned with itItwas because the diversity ofstrength by

(10)

waterandsandcontentaffectedyoung'smodulus.

Young'smodulusfrom theoryandexperimentshowedsimilaroutcomeonthe 3rd curing day,however,thestrength from theory washigherthan thatfrom testafter3rdday.

In consequence,therewasa greatchangeofstrength between 3rd and 7th curing day.In addition,itismoreefficienttousefieldstrength valuebetween the3rd and 7th day and to apply young'smoduluson itfordetermining the exacttime.

(11)

1 1

1. . .서 서 서론 론 론

오늘날 도로를 시공함에 있어서 크고 작은 사면이나 터널 구조물들의 형성은 일 반적인 현상이다.이렇게 형성된 구조물들은 오랜 기간 동안 받아온 지구조적인 자 연적 요인과 발파나 굴착과 같은 인위적 요인에 의해 불안정한 상태에 놓이게 된 다.따라서 이러한 불안정한 요인들을 찾아서 보강시켜줌으로써 구조적인 안정성을 유지시킬 수 있다.

터널이나 사면 등에 사용되는 지보재는 불안정한 암반의 정착능력을 높이기 위 하여 시멘트-모르타르 그라우트 재료를 사용한다.그라우트의 목적은 암반과 지보 재 사이의 정착력을 증가시키는 역할을 함으로써 지보재의 지보효과를 증가시키는 데 있다.국내에는 그라우트의 양생조건에 대한 정확한 기준이 확립되지 않아서 그 라우트-지보재 사이의 지보효과를 규명하는데 어려움이 있다.지보재가 설치되는 암반 구조물의 암반 상태가 다름은 물론 지보 설치 초기 지보효과가 달라지므로 그라우트-지보재 사이의 초기 정착강도 또한 달리 적용 되어야 한다.또한 지보설 계에 사용되는 모르타르의 배합비는 건축현장에서 사용되는 배합비를 이용하여 설 계에 적용하기보다는 터널지보특성에 맞게 배합비를 설정하여 사용하는 것이 바람 직하다.

그라우트 모르타르 지보재 안전성을 평가하는 기본적인 요소는 그라우트의 강도 이며 소정의 강도를 확보하고 균질성을 유지하여야 한다.(김중구 외,2004)그라우 트 모르타르의 초기의 강도 발현 촉진은 조강성 혼화제의 사용이 효과적일 수 있 다.아직까지 이 부분에 대하여는 연구가 더 필요한 것으로 보고되고 있다.우선적 으로 그라우트 모르타르의 배합 및 사용 재료 등을 고려할 수 있다.그 중에서도 다소 공사비의 증가요인은 고려되더라도 강도 발현 촉진이 가능한 방법으로 물,시 멘트 비(W/C)를 조절하는 방안 및 모래를 조절하는 방안을 검토할 필요가 있다 (한천구 외,2004).그러나 좋은 배합조건을 가졌다 하더라도,제조과정에서 충분한 양생과정과 적절한 시공방법이 따르지 않으면,좋은 품질의 그라우트 모르타르를 제조할 수 없게 된다.이를 위해 대부분의 시방서에서는 최소양생기간을 규정하고 있다.(터널공사표준시방서2005,2003콘크리트표준시방서2003) 양생기간의 변화에 따라 변화하는 콘크리트의 강도 특성 및 내구적 특성에 대하여 많은 연구가 진행 되어 왔다.(KhandakerandAnwar,2008;BenturandMitchell,2008;Songetal.,

(12)

2008)

각종 고속도로나 국도의 건설현장에 시공된 도로절취 사면과 터널은 한국도로공 사에서 규정한 시방서 등에 의거하여 지보재의 초기응력을 측정한다.획일적으로 양생 기간이 3일과 7일 두 가지 경우에 지보효과를 알아보기 위한 측정이 이루어 지고 있다.시멘트 모르타르는 3일에서 7일 사이에 강도값의 변화가 크게 나타나기 때문에 현장에서 필요한 강도값이 나타나는 시점에서 지보재 초기응력의 측정이 요구되는 실정이다.

따라서,본 연구에서는 터널공사표준시방서(2005)의 록 볼트용 정착재료 양생조건 을 기준으로 시멘트 모르타르를 이용하여 공시체를 제작하였다.3일에서 7일 10일 사이에 강도값이 증가하는 구간을 알아보기 위하여 3일,4일,5일,6일,7일,10일 등 모두 6가지 경우에 있어 일축압축강도실험을 실시하였다.또한 시멘트 :모래 : 물 배합비가 강도값에 미치는 영향을 알아보기 위하여 9가지 배합비로 총 162회 실험을 실시하여 다음과 같은 지보특성을 확인하고자 한다.첫째 3일에서 7일 10일 사이의 강도값의 변화가 커서 강도값이 증가하는 구간을 살펴보고,둘째,로제트 게이지(rosettegauge)를 이용하여 각각의 배합비와 양생일에서 영률과 포아송비를 구하고자 한다.마지막으로 콘크리트표준시방서(2003)에서 제시한 근사적으로 압축 강도를 구하는 공식에 의하여 구한 강도값과 영률을 실험에 의해 얻어진 값과 비 교 연구하였다.

(13)

2 2

2. . .이 이 이론 론 론적 적 적 배 배 배경 경 경

터널의 유지에 가장 중요한 것은 원지반 그 자체이다.일반 구조물에서는 하중에 비례하여 구조물의 부재 크기를 달리 하지만 터널에서는 하중의 변화에 비례하여 원지반을 어떻게 처리하느냐에 따라 지보 방법에 달라진다.지보의 역할은 자신이 힘을 분담하면서 원지반을 이완시키지 않고 원지반이 원래 갖고 있는 강도를 발휘 하도록 하는 것이다.즉 자체의 내력으로 힘을 분담하지만 더 중요한 것은 원지반 에 큰 힘을 부담시키도록 준비하고 중개하는 일이다.원지반이 이완되면 하중을 부 담하기보다 지보에 하중으로 작용하게 되는 수가 많다.지보가 효과적으로 작용하 기 전에 더 많은 변형이 생기게 되며 이를 초기변형이라고 한다.지보재가 설치되 어 암반과 완전히 그리고 효과적으로 접촉하고 있다면 지보재는 탄성적으로 변형 을 일으킨다.지보재의 특성,터널 주변의 암반 그리고 초기 현장응력 수준에 의존 해서 지보재는 터널의 닫힘에 반응하며 변형을 일으킨다.지보반응곡선이 암반반응 곡선과 함께 멀리 진행하기 전에 암반반응곡선과 만나면 평형을 이룬다.그러나 지 보재의 설치가 늦으면 암반이 이미 변형되어 암반의 이완이 회복될 수 없을 정도 로 까지 되며,지보재의 저항능력이 부적절하다면 지보반응곡선이 암반반응곡선과 교차하기도 전에 지보재가 항복상태에 도달한다.

암반지보 반응곡선을 결정하는 데는 여러 가지 인자가 필요하기 때문에 단순한 정수압 상태의 원형터널의 경우에도 지보재의 선택에 대한 기준을 제시하기 어렵 다.그러므로 초기 현장응력 수준,암반의 강도 그리고 지보재 특성 등의 조합에 의한 매개변수 연구에 의해 이러한 기준이 평가되어져야 한다.

2 2 2. . . 1 1 1재 재 재료 료 료의 의 의 강 강 강도 도 도

재료의 강도란 응력에 대해서 파괴되지 않고 저항할 수 있는 능력이라고 정의할 수 있다.파괴는 때로는 균열 발생과 마찬가지로 볼 수 있으나 다른 많은 구조 재 료와 달리 모르타르 공시체는 외력에 따른 응력을 받기 이전 상태에서 이미 크랙 이 존재한다.따라서 모르타르 강도는 붕괴를 발생시키는 데 필요한 응력에 관련하 여 가해진 응력이 최대에 이르렀을 때의 파괴 정도와 같은 뜻이다.인장 시험에서 는 공시체의 붕괴가 파괴를 의미하는 것이 보통이다.일축압축에서는 공시체의 외 관적인 파괴가 되지 않은 상태에서 내부 균열이 지나치게 발달하였기 때문에 그 이상의 하중을 유지할 수 없을 때를 파괴에 이르렀다고 한다.

공시체 속에 여러 가지 치수와 형상의 공극이 있으며 또한 공시체와 굵은 골재 간에 미세균열이 존재하므로 모르타르 공시체의 파괴 모드는 대단히 복잡하며 응

(14)

력의 종류에 따라서도 다르다.그러나 기초적인 파괴 모드에 대해서 검토하는 것은 공시체강도에 영향을 끼치는 요인을 이해하고 제어하는데 더하여 주요한 것이다.

일축 인장에서는 공시체의 균열 발생과 진전에 필요한 에너지는 비교적 작다.

사전에 존재하는 미세균열과 공시체 속에 새롭게 발생한 균열이 급격하게 진전하 여 결합함으로써 취성 파괴가 일어난다.압축에서는 공시체 속의 균열 발생과 진전 에 상당히 많은 에너지가 필요하므로 파괴는 비교적 완만하다.일반적으로 낮은 또 는 중간 정도 콘크리트의 일축압축시험에서는 파괴 응력의 50%까지는 공시체 속 에는 균열은 발생하지 않는다고 한다.이 상태에서는 전단 부착 균열이라고 부르는 안정된 균열이 굵은 골재 근방에 이미 존재하고 있다.이 이상 높은 응력 수준이 되면 공시체 속에 균열이 발생하여 응력 증가와 함께 차례로 파괴가 일어난다.

2 2 2. . . 2 2 2그 그 그라 라 라우 우 우트 트 트 모 모 모르 르 르타 타 타르 르 르의 의 의 응 응 응력 력 력- - -변 변 변형 형 형률 률 률 관 관 관계 계 계

그라우트 모르타르의 변형에 관한 성질은 탄성계수로 나타내며,이것은 그라우트 모르타르를 이용한 구조물의 설계방법이 그라우트 모르타르의 응력-변형률 관계를 직선으로 생각하는 탄성설계에 따른 것이다.그라우트 모르타르의 변형에 관한 일 반적인 성질은 응력-변형률 곡선이다.일축압축을 받는 콘크리트의 응력-변형률 곡 선은 Figure2-1에 나타낸 것과 같이 응력이 작은 범위에서는 거의 직선적이며,응 력이 커짐에 따라 기울기가 완만해 지면서 위로 볼록한 곡선이 되어 최대 응력에 도달한다.이 점을 지나면 곡선은 아랫방향으로 향하게 되고,그라우트 모르타르는 순간적으로 파괴해 버린다.

3종류의 강도가 서로 다른 그라우트 모르타르 응력-변형도 곡선의 예이다.이 그 림에서 보는 것과 같이 그라우트 모르타르 강도가 커짐에 따라 응력-변형률 곡선 의 초기 기울기,즉,탄성계수가 커지며,강도가 클수록 최대 응력점 이후의 응력 하강역 기울기도 크게 된다는 것을 알 수 있다.강도가 낮은 그라우트 모르타르는 최대 응력점을 지나서 내력이 급격하게 저하되지 않기 때문에,그라우트 모르타르 의 파괴가 서서히 일어나며,파괴시에 콘크리트가 폭발적으로 분산하는 것도 없다.

변형에는 힘을 제거하면 원점으로 되돌아오는 탄성변형과 힘을 제거해도 원점으 로 되돌아오지 않는 소성변형이 있다.그라우트 모르타르의 최대응력에서 변형률은 약 0.2%,보통의 압축시험에서 파괴시 변형률은 약 0.3^∼0.4%이며,이것은 철강이 나 고분자 등의 재료에 비해 소성적인 변형이 훨씬 작고,취성재료라고 한다.또한

(15)

그라우트 모르타르의 내력이 다할 때까지의 하강구간을 포함한 전체 응력-변형도 곡선을 구하면 최대 변형은 1%를 넘는다.

Figure 2-1. strain-strength curve of uniaxialcompressivetestaccordingtoa compoundcondition grout and mortar.

2 2 2. . . 3 3 3파 파 파괴 괴 괴형 형 형태 태 태

공시체 속에 여러 가지 치수와 형상의 공극이 있으며 또한 공시체와 굵은 골재 간의 천이대에 미세균열이 존재하므로 콘크리트의 파괴 모드는 대단히 복잡하며 응력의 종류에 따라서도 다르다.그러나 기초적인 파괴 모드에 대해서 검토하는 것 은 공시체강도에 영향을 끼치는 요인을 이해하고 제어하는데 더하여 주요한 것이 다.일축 인장에서는 공시체의 균열 발생과 진전에 필요한 에너지는 비교적 작다.

천이대내에 사전에 존재하는 미세균열과 공시체 속에 새롭게 발생한 균열이 급격 하게 진전하여 결합함으로써 취성 파괴가 일어난다.일축압축에서는 공시체 속의

(16)

균열 발생과 진전에 상당히 많은 에너지가 필요하므로 파괴는 비교적 완만하다.일 반적으로 낮은 또는 중간 정도 콘크리트의 일축압축시험에서는 파괴 응력의 50%

까지는 공시체 속에는 균열은 발생하지 않는다고 한다.이 상태에서는 전단 부착 균열이라고 부르는 안정된 균열이 굵은 골재 근방에 이미 존재하고 있다.이 이상 높은 응력 수준이 되면 공시체 속에 균열이 발생하여 응력 증가와 함께 차례로 파 괴가 일어난다.

ASTM의 Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens(1986)에 의하여 일축압축시험에 의한 공시체의 파괴형태를 Figure2-2와 같이 5가지로 분류하였다.(a)Cone는 결합력과 내부마찰력에 의해 파 괴에 저항하는 파괴형태이며,(b)ConeandSplit와 (c)ConeandShear는 전단파괴 와 쪼갬(splitting)파괴의 조합모형이다. (d)Shear는 전단파괴의 형태이며, (e)Columnar는 시험 중 지압판과 시편단부 사이가 매끄러워서 단부구속효과가 거 의 없을 때 발생하는 (Splitting)파괴의 형태이다.

(a)Cone (b)Cone and Split

(17)

(c)Cone and Shear (d)Shear (e)Columnar

Figure2-2.Failuretypesof cylindricalconcretespecimensbyusing compressivetest

(18)

3 3

3. . .시 시 시료 료 료준 준 준비 비 비 및 및 및 배 배 배합 합 합설 설 설계 계 계

3 3 3. . . 1 1 1시 시 시료 료 료준 준 준비 비 비

본 논문에서는 포틀랜드 시멘트(  5201,2006)의 화학성분과 물리성능 Table 3-1,Table3-2 만족하며 시중에서 구하기 쉬우며 공사현장에서 많이 사용되는 1 종 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.

Table3-1.Chemicalcomponentofportlandcement (%) classification

clause 1 2 3 4 5

SiO_ more than 20.0 Al_O_ less than

6.0 Fe_O_ less than

6.0

less than 6.5 MgO less than

5.0

less than 5.0

less than 5.0 SO_ less than

3.5

less than 3.0

less than 4.5

less than 3.5

less than 3.0 Ignition loss less than

3.0

less than 3.0

less than 2.5

less than 3.0 C_S

C_S more than

40 C_A less than

8.0

less than 15.0

less than 7.0

less than 5.0 C_S+C_A less than

58 C_AF+2(C_A) or C_AF

+ C_F

less than 25.0

* C=C_O, S=SiO_, A=Al_O_, F=Fe_O_

(19)

Table3-2.Naturalcomponentofportlandcement classification

clause 1 2 3 4 5

Fineness

specific surface

(cm/g)

more than 2800

more than 3300

more than 2800

more than 2800 Stability expansibility (%)

less than

0.8

less than

0.8

less than

0.8

less than

0.8

less than

0.8

Freezing time

gillmor test

start time

end time

more than 60

less than 10

more than 60

less than 10

more than 60

less than 10

more than 60

less than 10

more than 60

less than 10 beaker

test

start time

more than 45

less than 375

more than 45

less than 375

more than 45

less than 375

more than 45

less than 375

more than 45

less than 375 Heat of

hydration (cal/g)

7 day 28 day

less than 70

less than 80

-

less than 60

less than 70

-

U n i a x i a l compressive strength

(MPa)

1 day

3 day 7 day 2 8day

- more than 12.7 19.6 28.4

- more than 10.8 17.7 27.9

more than 12.7 24.5 27.5 30.4

- - more than

7.3 17.7

- more than

8.8 15.7 20.6

골재는 콘크리트 체적에 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 그 종류와 품질은 콘크리트의 성질에 커다란 영향을 미친다.그래서 양질의 골재를 선택하는 것은 좋 은 콘크리트를 만드는 기본이 되고 있다.

본 연구를 위해 제작하는 공시체에는 시멘트 강도 시험용 표준사(  5100, 2006)기준을 만족하는 주문진 규사를 사용하였다.또한 표준사의 물리 화학적 성 질은 Table3-3에 나타내었다.

(20)

Table3-3.Naturalandchemicalcharacterofstandardsand p h y s i c a l

propert ies Use sample

Specific gravity

Water content

Maximum density (g/cm^)

Minimum density (g/cm^)

Relative density

(%) Jumunjin

standard sand 2.67 0.2 1.654 1.398 45, 60 75, 95

물은 콘크리트 기본 재료중 하나로써 중요한 역할을 하고 있지만,일반적으로 다 른 구성 재료에 비하여 그 품질에 대하여는 그다지 깊은 관심을 가지고 있지 않은 경우가 많다.

포틀랜드시멘트 배합을 위해 사용하는 혼합수는 레디믹스 콘크리트(  4009, 2006)기준에서 레디믹스 콘크리트의 혼합에 사용되는 물은 상수도물과 상수도이외 의 물(하천물,호수물,저수지수)과 회수수로 구분된다.

본 연구에서는 상수도 물을 사용하였다.우리가 일반적으로 사용하는 상수도의 물은 시험을 하지 않아도 사용할 수 있으며 상수도법에 의한 수돗물의 품질은 Table3-4에 나타내었다.

Table3-4.Citywaterquality

Test list Permissible mount Chromaticity

Turbidity(NTU)

Hydrogen ion concentration (PH) Evaporation residue(mg/L)

Chlorine ion(CI^)(mg/L) Permanganic acid

less than 5 less than 0.3

5.8~8.5 less than 500 less than 250 less than 10

(21)

3 3 3. . . 2 2 2배 배 배합 합 합설 설 설계 계 계

본 연구에서는 터널공사표준시방서(2005)의 정착재료 기준에 의하여 시멘트 모르 타르를 만들었다.시멘트 물 배합비의 기준인 0.4^∼0.5% 내에서 물 배합비를 조절 하였고,시멘트와 모래 배합비는 1:1로 정해져 있으나 시멘트 모래비가 강도에 미 치는 영향을 평가하기 위하여 모래,시멘트 배합비를 조절하여 총 9가지 배합비로 3일에서 7일 사이와 10일까지의 공시체 총 162개의 공시체를 제작하여 실험을 실 시하였다.

3 3 3. . . 2 2 2. . . 1 1 1공 공 공시 시 시체 체 체 제 제 제작 작 작

본 연구에서는 길이 대 직경의 비가 1:2인 NX코어 형태의 시료를 제작하기 위하 여,길이 2m,직경 50mm의 원통형 파이프를 가로로 110mm 간격으로 절단한 후 다시 세로로 절단하여 공시체 제작 후 콘크리트 공시체의 탈착을 용의하게 하였다.

Figure 3-1. Photography of curing cell.

(22)

또한 공시체의 배합 후 양생을 실시 할 때 성형 틀 틈새로 물이 새어나와 시료 의 배합비 변화가 일어나 일축압축강도에 영향을 미치지 않도록 성형 틀 옆면은 절연테잎을 이용하여 성형 틀 옆면을 부착시켰으며,바닥과 성형 틀 사이는 실리콘 을 사용하여 틈새를 막아서 혼합수가 새어나오는 것을 막았다.

.

Figure 3-2. Photography of silicon stop up mold with floor.

콘크리트 물시벤트비가 일정한 경우 공기량을 증가시키면,공기량이 1% 증가함 에 따라 압축강도는 4^∼6%가 감소함에 따라,본 논문에서는 시멘트 모르타르 혼합 을 성형 틀에 부을 때 발생하는 기포와 공시체 틀과 재료의 밀착을 위하여 진동기 (Vibrator)를 이용,시멘트 모르타르 내에 존재하는 기포를 제거하여 공극이 강도에 미치는 영향을 최소화 하도록 하였다..

(23)

Figure 3-3. Photography of use vibrator.

3 3 3. . . 2 2 2. . . 2 2 2모 모 모르 르 르타 타 타르 르 르의 의 의 배 배 배합 합 합

시멘트 모르타르의 배합은 터널표준시방서(2005)에 의해 실시하였다.시멘트와 모래의 기준인 1:1에서 시멘트를 기준으로 모래의 배합비를 0.5씩 조절하여 배합하 였고,또한 물의 기준인 0.4^∼0.5내에서 0.05씩 변화를 주어 총 9가지의 배합비로 실험을 실시하였다.

(24)

Table3-5.Compoundconditionwithcement:sand:water

Cement Sand Water

1

0.5 0.4

1 0.4

1.5 0.4

0.5 0.45

1 0.45

1.5 0.45

0.5 0.5

1 0.5

1.5 0.5

(25)

4 4

4. . .결 결 결과 과 과

본 연구에서는 실험실에서 콘크리트 시료를 만드는 방법(^ 2425,2002)에 따 라 재료는 혼합하기 전에 20^±3^의 온도로 유지하며,시멘트는 품질이 변화하지 않도록 보관해둔다.또한 체 가름한 입자군은 각각 똑같은 함수상태로 보관하여야 하며,각 재료는 질량으로 각각 계량하고,계량은 계량분의 0.5%까지 읽을 수 있는 계량기를 사용하여 정확히 하여야 한다.또한 콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법(^ 2403,2005)에 의해 콘크리트의 혼합온도는 20^±3^ 습도 60%이상으로 유지된 실험실에서 실시하며,콘크리트 1회 혼합양은 시험에 필요한 양보다 5L 이 상 많게 하고 믹서의 공칭 용량의 1/2이상이며 공칭 용량을 넘지 않는 양으로 한 다.혼합시간은 믹서의 용량 형식,콘크리트의 배합 등에 따라 다르지만 일반적으 로 가정식 믹서의 경우 3분 이상,강제 혼합 믹서의 경우 1.5분 이상으로 하는 것 이 좋으며 콘크리트가 믹서에 부착하지 않도록 하고,신속하게 균일하게 혼합한다.

4 4 4. . . 1 1 1일 일 일축 축 축압 압 압축 축 축강 강 강도 도 도( ( (U U Un n ni i ia a ax x xi i ia a al l lC C Co o om m mp p pr r re e es s ss s si i iv v ve e eS S St t tr r re e en n ng g gt t th h h) ) )

본 연구에서는 콘크리트의 압축강도시험법(^ 2425,2002)을 기준으로 하여 실 험을 실시하였으며,‘재령일 1주,4주,13주 또는 그 중 한 주로 한다.’의 재령일 기 준에서 강도와 변형률을 확인하기 위하여 시험방법은 동일하게 하고,재령일 변형 하여 재령일 3일에서부터 7일,10일 사이의 공시체를 사용하였으며,콘크리트 공시 체를 직경 대 길이비가 1:2의 비로 성형하였으며,가압면의 편평도는 0.02mm 이하 가 되도록 연마 장치를 이용하여 연마하였다.또한 영점조정과 하중속도의 조절이 가능한 ModelNo:HST-100T,용량 100^{  }의 시험기를 이용하여 압축강도 실 험을 실시하였으며,하중속도는 0.5 ^{}^^{ }로 설정하여 실험을 실시하였다.

각 양생일,배합비별로 3회씩 시험을 실시하였으며,각각의 배합비의 강도값과 평 균값을 산출하여 Table4-1^∼Table4-9와 같은 결과를 나타내었고,Figure4-1^∼ Figure4-9와 같은 그래프의 양상을 나타내고 있다.여기서 시료번호의 분류는 첫 번째는 양생일 두 번째는 배합비를 1:0.5:0.40는 A1이라 하고,1:1:0.40는 A2라 하고, 1:1.5:0.40는 A3라 한다.1:0.5:0.45는 B1이라하고,1:1:0.45는 B2라하고,1:1.5:0.45는 B3이라한다.1:0.5:0.50은 C1이라하고,1:1:0.50은 C2라하고,1:1.5:0.50은 C3라 한다.

또한 세 번째는 시료분류번호이다.

(26)

Table4-1.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA1(1:0.5:0.40)

Specimen No Width Length(cm)

Heigh Length(cm)

Strength (MPa)

3-A1-1 5.15 10.34 35.85

3-A1-2 5.10 10.26 36.70

3-A1-3 5.10 10.50 36.55

Average 5.12 10.37 36.37

4-A1-1 5.02 10.29 37.68

4-A1-2 5.12 10.52 36.70

4-A1-3 5.09 10.50 37.85

Average 5.08 10.44 37.41

5-A1-1 5.15 10.45 37.44

5-A1-2 5.15 10.39 35.94

5-A1-3 5.05 10.49 36.59

Average 5.12 10.44 36.66

6-A1-1 5.12 10.31 39.55

6-A1-2 5.05 10.35 44.32

6-A1-3 5.12 10.35 43.85

Average 5.10 10.34 42.57

7-A1-1 5.02 10.45 38.37

7-A1-2 5.09 10.42 52.64

7-A1-3 5.06 10.49 51.51

Average 5.06 10.45 47.51

10-A1-1 5.05 10.18 47.70

10-A1-2 5.08 10.20 41.72

10-A1-3 5.06 10.39 47.61

Average 5.06 10.26 45.68

Figure 4-1. Results of uniaxial compressive test A1 (1:0.5:0.40).

(27)

배합비 A1에서는 강도값의 평균이 3일과 4일에서는 1.04MPa증가하였고 5일에 서는 0.75MPa로 약간 감소하는 경향을 보인다.6일과 7일 사이에는 강도값이 4.94 MPa로 급격하게 증가하였고,다시 10일에서는 1.83Mpa로 감소하는 경향을 보인 다.6-A1-1,7-A1-1,10-A1-2의 강도값의 경우 각각의 요일에 실험된 강도값 보다 낮게 측정이 되었다.특히 7-A1-1의 38.37MPa 경우 7일에 실험된 다른 시료에 비하여 강도값이 현저히 낮게 측정이 되었다.

배합비 A1에서는 7-A1-2의 52.64 MPa 강도값이 가장 높게 측정이 되었으며, 3-A1-1의 35.85MPa강도값이 가장 낮게 측정이 되었다.강도값의 차이는 16.79 MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 11.14MPa이였다.

(28)

Table4-2.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA2(1:1:0.40)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-A2-1 5.10 10.50 35.97

3-A2-2 5.05 10.39 34.34

3-A2-3 5.05 10.44 37.62

Average 5.07 10.44 35.98

4-A2-1 5.09 10.28 43.63

4-A2-2 5.10 10.38 39.14

4-A2-3 5.04 10.46 40.50

Average 5.08 10.37 41.09

5-A2-1 5.09 10.38 43.00

5-A2-2 5.11 10.40 38.61

5-A2-3 5.03 10.39 43.94

Average 5.08 10.39 41.85

6-A2-1 5.04 10.36 44.62

6-A2-2 5.07 10.49 49.22

6-A2-3 5.05 10.48 49.27

Average 5.05 10.44 47.70

7-A2-1 5.10 10.40 52.86

7-A2-2 5.05 10.37 46.67

7-A2-3 5.07 10.50 50.97

Average 5.07 10.42 50.17

10-A2-1 5.10 10.52 48.93

10-A2-2 5.03 10.40 51.88

10-A2-3 5.09 10.40 53.44

Average 5.07 10.44 51.42

Figure 4-2. Results of uniaxial compressive test A2 (1:1:0.40).

(29)

배합비 A2에서는 3일에서 10일까지 강도값이 계속 증가하는 경향을 보인다.3일 과 4일 사이에 5.11MPa로 강도값이 증가하였고,4일과 5일 사이에는 0.75MPa로 강도값 변화가 거의 없다.6일과 7일에서는 5.85 MPa로 강도값이 많이 증가하는 경향을 나타낸다.10일에서는 7일과 1.25MPa로 강도값의 차이가 거의 나지 않아 수렴하는 경향을 나타낸다.5-A2-2,6-A2-1,7-A2-2,강도값이 각각의 요일에서 실험된 강도값 보다 낮게 측정이 되었으며,대체적으로 5MPa정도 낮게 나옴을 알 수 있다.

배합비 A2의 경우에서는 10-A2-3의 53.44MPa강도값이 가장 높게 측정이 되 었으며,3-A2-2의 34.34MPa강도값이 가장 낮게 측정이 되었음을 알 수 있다.강 도값의 차이는 19.1MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 15.44 MPa이였다.

(30)

Table4-3.ResultsofuniaxialcompressivestrengthA3(1:1.5:0.40)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-A3-1 5.12 10.75 35.03

3-A3-2 5.13 10.03 38.50

3-A3-3 5.20 10.06 36.87

Average 5.15 10.28 36.80

4-A3-1 5.15 10.36 42.24

4-A3-2 5.13 10.03 41.01

4-A3-3 5.00 10.43 41.47

Average 5.09 10.27 41.57

5-A3-1 5.14 10.85 45.05

5-A3-2 5.15 10.47 45.87

5-A3-3 5.22 10.80 44.74

Average 5.17 10.71 45.22

6-A3-1 5.11 10.13 47.97

6-A3-2 5.05 10.70 44.03

6-A3-3 5.14 10.19 44.45

Average 5.10 10.34 45.48

7-A3-1 5.15 10.50 39.33

7-A3-2 5.18 10.65 43.80

7-A3-3 5.11 10.76 44.10

Average 5.15 10.64 42.41

10-A3-1 5.16 10.53 52.34

10-A3-2 5.08 10.00 55.46

10-A3-3 5.05 10.03 50.29

Average 5.10 10.19 52.70

Figure 4-3. Results of uniaxial compressive test A3 (1:1.5:0.40).

(31)

배합비 A3에서는 강도값이 3일에서 5일까지 8.42MPa로 강도값이 증가하는 경 향을 보이다가 5일과 6일 사이에서는 0.26MPa강도값의 변화가 작으며,6일과 7 일 사이에는 3.07MPa로 강도값이 감소하는 경향이 나타나다가 7일과 10일에서 10.29MPa로 강도값이 크게 증가함을 알 수 있었다.배합비 A3에서는 전체적으로 강도값이 일정하게 나왔으나 7일에서 강도값이 감소하여 10일에서 강도값의 증가 가 크게 나타남을 알 수 있다.

배합비 A3경우에서는 10-A3-2의 55.46MPa강도값이 가장 높게 측정되었으며, 3-A3-1의 35.03 MPa가 가장 낮게 측정됨을 알 수 있다.강도값의 차이는 20.43 MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 15.90MPa이였다.

(32)

Table4-4.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB1(1:0.5:0.45)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-B1-1 5.07 10.02 27.26

3-B1-2 5.10 10.39 28.20

3-B1-3 5.13 10.24 25.35

Average 5.10 10.22 26.94

4-B1-1 5.20 10.70 24.04

4-B1-2 5.10 10.00 30.12

4-B1-3 5.07 10.18 28.83

Average 5.12 10.29 27.66

5-B1-1 5.12 10.37 30.13

5-B1-2 5.05 10.81 31.06

5-B1-3 5.10 10.31 30.89

Average 5.09 10.50 30.69

6-B1-1 5.13 10.32 29.05

6-B1-2 5.18 10.25 30.22

6-B1-3 5.10 10.40 31.43

Average 5.14 10.32 30.23

7-B1-1 5.10 10.37 32.47

7-B1-2 5.10 10.26 33.14

7-B1-3 5.07 10.03 35.09

Average 5.09 10.22 33.57

10-B1-1 5.07 10.31 35.38

10-B1-2 5.07 10.34 35.09

10-B1-3 5.09 10.20 35.85

Average 5.08 10.28 35.44

Figure 4-4. Results of uniaxial compressive test B1 (1:0.5:0.45).

(33)

배합비 B1에서는 전체적으로 강도값의 변화가 작게 나타남을 알 수 있었다.3일 부터 6일까지의 강도값 차이가 3.29MPa로 작으며,6일의 강도값의 평균이 5일의 강도값의 평균보다 0.46MPa작게 나왔으며,6일과 7일 사이에 3.34MPa로 강도 값이 증가하기 시작하며,7일과 10일에서도 1.87 MPa로 강도값의 변화가 작음을 알 수 있었다. 배합비에서 B1에서 전체적으로 강도값이 일정하게 나왔으며, 4-B1-1의 강도값이 4일에서 실험된 값보다 낮게 측정되었다.

배합비 B1 경우에서는 10-B1-3의 35.85 MPa가 가장 높게 측정이 되었으며 4-B1-1의 24.04MPa강도값이 가장 낮게 측정이 되었음을 알 수 있다.강도값의 차이는 11.81MPa이였으며,특히 B1에서는 3일에서 10일까지의 강도값의 변화가 적어서 가장 큰 강도값과 가장 작은 강도값의 평균 차이가 8.50MPa밖에 나지 않 았다.

(34)

Table4-5.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB2(1:1:0.45)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-B2-1 5.20 10.32 27.82

3-B2-2 5.07 10.45 28.59

3-B2-3 5.20 10.39 26.53

Average 5.16 10.39 27.65

4-B2-1 5.30 10.80 29.94

4-B2-2 5.20 10.28 30.50

4-B2-3 5.18 10.23 29.67

Average 5.23 10.44 30.04

5-B2-1 5.13 10.05 30.24

5-B2-2 5.13 10.31 30.81

5-B2-3 5.14 10.37 28.71

Average 5.13 10.24 29.92

6-B2-1 5.14 10.10 32.25

6-B2-2 5.09 10.24 32.75

6-B2-3 5.09 10.26 35.02

Average 5.11 10.20 33.34

7-B2-1 5.15 10.18 31.28

7-B2-2 5.15 10.80 34.62

7-B2-3 5.14 10.33 34.71

Average 5.15 10.44 33.54

10-B2-1 5.08 10.15 39.21

10-B2-2 5.10 10.51 37.99

10-B2-3 5.06 10.39 39.96

Average 5.08 10.35 39.05

Figure 4-5. Results of uniaxial compressive test B2 (1:1:0.45).

(35)

배합비 B2에서는 3일과 4일 사이에 2.40MPa로 강도값의 증가가 나타나며,4일 에서 5일 사이에는 강도값이 0.12MPa로 감소하였으며,5일과 6일 사이에서 3.42 MPa로 강도값이 증가하며,6일과 7일의 강도값의 변화가 0.20MPa로 작으며 10일 에서 다시 강도값이 5.51MPa로 증가함을 알 수 있었다.또한 5일의 강도값이 4일 의 강도값 평균보다 작게 나타남을 알 수 있다.B2배합비에서 전체적으로 강도값 이 일정하게 나왔다.

배합비 B2경우에서는 10-B2-3의 39.96MPa강도값이 가장 높게 측정이 되었으 며,3-B2-3의 26.53MPa강도값이 가장 낮게 측정됨을 알 수 있다.강도값의 차이 는 13.43MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 11.40MPa이였 다.

(36)

Table4-6.ResultsofuniaxialcompressivestrengthB3(1:1.5:0.45)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-B3-1 5.15 10.03 31.19

3-B3-2 5.11 10.07 31.48

3-B3-3 5.10 10.06 30.99

Average 5.12 10.05 31.22

4-B3-1 5.03 10.07 35.85

4-B3-2 5.08 10.46 36.40

4-B3-3 5.04 10.80 35.59

Average 5.05 10.44 35.95

5-B3-1 5.10 10.32 37.99

5-B3-2 5.07 10.94 39.41

5-B3-3 5.11 10.18 38.46

Average 5.09 10.48 38.62

6-B3-1 5.10 10.79 38.90

6-B3-2 5.09 10.18 39.10

6-B3-3 5.10 10.29 40.58

Average 5.10 10.42 39.53

7-B3-1 5.03 10.47 47.04

7-B3-2 5.15 10.31 45.35

7-B3-3 5.02 10.39 45.96

Average 5.07 10.39 46.12

10-B3-1 5.10 10.02 46.77

10-B3-2 5.10 10.03 41.97

10-B3-3 5.02 10.99 48.02

Average 5.07 10.35 45.59

Figure 4-6. Results of uniaxial compressive test B3 (1:1.5:0.45).

(37)

배합비 B3에서는 3일에서 5일에서는 강도값이 계속 증가하여 강도값의 증가폭은 7.4MPa이였으며,5일과 6일 사이에는 강도값의 변화가 0.91MPa로 거의 없었으 며,6일에서 7일 사이에 강도값의 증가가 6.59MPa로 변화가 크게 나타났다.또한 10일에서는 7일보다 강도값의 평균이 0.53MPa로 작게 나타나고 있다.B3배합비 에서 전체적으로 강도값이 일정하게 나왔으며,10-B3-2에서 10일에서 실험된 강도 값 보다 작게 나와서 10일의 강도값의 평균이 작게 나타났다.

배합비 B3의 경우에서는 10-B3-3의 48.02MPa강도값이 가장 높게 측정이 되었 으며,3-B3-3의 30.99MPa강도값이 가장 낮게 측정됨을 알 수 있다.강도값의 차 이는 17.03MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 14.90MPa이 였다.

(38)

Table4-7.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC1(1:0.5:0.50)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-C1-1 5.10 10.03 19.23

3-C1-2 5.10 10.52 19.14

3-C1-3 5.05 10.49 18.84

Average 5.08 10.35 19.07

4-C1-1 5.09 10.39 16.90

4-C1-2 5.08 10.40 19.58

4-C1-3 5.09 10.72 20.22

Average 5.09 10.50 18.90

5-C1-1 5.14 10.48 22.95

5-C1-2 5.20 10.75 19.28

5-C1-3 5.00 10.25 22.76

Average 5.11 10.49 21.66

6-C1-1 5.20 10.09 24.82

6-C1-2 5.13 10.20 20.53

6-C1-3 5.17 10.19 26.09

Average 5.17 10.16 23.81

7-C1-1 5.15 9.90 27.47

7-C1-2 5.06 10.26 27.92

7-C1-3 5.14 10.05 29.00

Average 5.12 10.07 28.13

10-C1-1 5.04 10.50 26.18

10-C1-2 5.22 10.75 26.42

10-C1-3 5.07 10.42 31.38

Average 5.11 10.56 27.99

Figure 4-7. Results of uniaxial compressive test C1 (1:0.5:0.50).

(39)

배합비 C1에서는 3일과 4일 사이에 0.17MPa로 강도값이 약간 감소하다가 4일 부터 7일까지 강도값이 9.06MPa로 계속 증가함을 알 수 있으며,특히 10일에서 증가폭이 0.14MPa로 감소함을 알 수 있다.10일에서 강도값이 10-C1-3을 제외하 고 7일의 강도값 보다 작게나왔다.C1의 배합비 경우에서는 4-C1-1,5-C1-2, 6-C1-2,에서 각각의 요일에서 측정된 강도값 보다 작게 나왔으며,10일의 경우에는 10-C1-3을 제외하고 7일의 강도값 보다 작은 강도값이 나왔다.

배합비 C1의 경우에서는 10-C1-3의 31.38MPa강도값이 가장 높게 측정이 되었 으며,4-C1-1의 16.90MPa강도값이 가장 낮게 측정됨을 알 수 있다.강도값의 차 이는 14.48MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 8.92MPa이였 다.

(40)

Table4-8.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC2(1:1:0.50)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-C2-1 5.20 10.12 21.08

3-C2-2 5.15 10.15 20.08

3-C2-3 5.18 9.97 21.43

Average 5.18 10.08 20.86

4-C2-1 5.08 10.38 25.14

4-C2-2 5.03 10.40 24.90

4-C2-3 5.10 10.62 24.37

Average 5.07 10.47 24.80

5-C2-1 5.15 10.30 26.81

5-C2-2 5.15 10.50 20.88

5-C2-3 5.05 10.36 26.87

Average 5.12 10.39 24.85

6-C2-1 5.10 10.60 25.13

6-C2-2 5.13 10.22 30.53

6-C2-3 5.05 10.05 29.21

Average 5.09 10.29 28.29

7-C2-1 5.17 10.28 39.07

7-C2-2 5.06 10.36 33.92

7-C2-3 5.27 9.77 37.69

Average 5.17 10.14 36.89

10-C2-1 5.11 10.44 35.07

10-C2-2 5.10 10.46 39.14

10-C2-3 5.17 10.44 38.37

Average 5.13 10.45 37.53

Figure 4-8. Results of uniaxial compressive test C2 (1:1:0.50).

(41)

배합비 C2에서는 3일부터 7일까지 강도값이 증가함을 알 수 있으며,4일과 5일 사이에 강도값의 변화는 0.05 MPa로 아주 작았으며,특히 6일과 7일에서 강도값 증가폭이 8.60 MPa로 크게 나타났다.또한 7일에서 10일에서는 강도값이 차이가 0.64 MPa로 일정함을 알 수 있다.C2의 배합비 경우에서는 5-C2-2,6-C2-1, 7-C2-2,10-C2-1에서 각각의 요일에서 측정된 강도값 보다 낮게 나왔으며,강도값 의 차이가 5MPa정도로 크게 나서 강도값 평균이 낮아지게 되었다.

배합비 C2의 경우에서는 10-C2-2의 39.14MPa강도값이 가장 높게 측정이 되었 으며,3-C2-2의 20.08 MPa 강도값이 가장 낮게 측정되었으며,강도값의 차이는 19.96MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 16.67MPa이였다.

(42)

Table4-9.ResultsofuniaxialcompressivestrengthC3(1:1.5:0.50)

Height Length(cm)

Strength (MPa)

3-C3-1 5.11 10.46 24.17

3-C3-2 5.17 10.10 19.42

3-C3-3 5.10 10.51 24.70

Average 5.13 10.36 22.76

4-C3-1 5.05 10.64 27.30

4-C3-2 5.04 10.70 23.48

4-C3-3 5.08 10.50 27.89

Average 5.06 10.61 26.22

5-C3-1 5.17 10.60 27.35

5-C3-2 5.21 10.77 28.29

5-C3-3 5.14 10.91 27.86

Average 5.17 10.76 27.83

6-C3-1 5.13 10.50 33.00

6-C3-2 5.16 10.59 41.56

6-C3-3 5.06 10.27 39.09

Average 5.12 10.45 37.88

7-C3-1 5.10 10.63 34.54

7-C3-2 5.05 10.66 29.99

7-C3-3 5.12 10.68 45.01

Average 5.09 10.66 36.51

10-C3-1 5.10 10.71 46.12

10-C3-2 5.06 10.75 29.77

10-C3-3 5.04 10.60 44.32

Average 5.07 10.69 40.07

Figure 4-9. Results of uniaxial compressive test C3 (1:1.5:0.50).

(43)

배합비 C3에서는 3일부터 10일까지 강도값이 증가함을 알 수 있다.3일에서 4일 에서는 강도값이 3.46MPa가 증가하였고,4일에서 5일 사이에는 강도값의 증가가 1.61MPa로 거의 없었다.5일에서 6일 사이에는 강도값의 증가가 10.05MPa로 증 가가 많이 되었으며 6일과 7일 사이에는 강도값이 1.37MPa가 감소하고 있다.7일 과 10일 사이에는 3.56 MPa가 증가함을 알 수 있다.C3의 배합비의 경우에서는 3-C3-2,4-C3-2,6-C3-1,7-C3-2,10-C3-2에서 각각의 요일에서 측정된 강도값 보다 낮게 나왔으며,특히 낮게 나온 강도값과 평균값의 차이가 크게 남을 알 수 있다.

배합비 C3의 경우에서는 10-C3-1의 46.12MPa강도값이 가장 높게 측정이 되었 으며,3-C3-2의 19.42 MPa 강도값이 가장 낮게 측정되었으며,강도값의 차이는 26.70MPa이였으며,강도값 평균의 최고값과 최소값 차이는 17.31MPa이였다.

(44)

실험 결과 각 배합비의 공시체들은 Table 3-2에서 나타낸 포틀랜드 시멘트 (  5201,2006)의 재령별 압축강도 기준을 모두 충족하였다.

총 162개의 시료 중 가장 낮은 일축압축강도가 나타나는 배합비는 4-C1-1번의 16.90MPa이였고,가장 높은 일축압축강도는 10-A3-2번의 55.46MPa에서 나타났 다.

시멘트 모래비가 1:0.5인 배합비에서는 강도값이 일정하다 6일부터 증가하는 경 향을 나타내었고,시멘트 모래비가 1:1인 배합비에서는 강도값이 3일과 4일 사이에, 5일과 6일 사이에 강도값이 증가하는 경향을 나타내었다.또한 시멘트 모래비가 1:1.5인 배합비에서는 강도값이 계속 증가하는 경향이 나타났으며,특히 7일에서 급 격한 증가를 나타내었다.

전체적인 강도값의 분포를 보았을 때 혼합수의 양이 작을 때 강도값이 높게 나 왔으며,시멘트 보다는 모래의 배합비가 많을 때 강도값이 높게 나오는 경향을 확 인할 수 있었으며,모래 시벤트 혼합수의 배합비가 A3일 때 강도값이 높게 나왔으 며,C1일 때 강도값이 낮게 나옴을 확인할 수 있었다.

Figure 4-10. Uniaxial compressive strength versus cement : sand ratio.

(45)

Figure 4-11. Uniaxial compressive strength versus curing day.

Figure 4-12. Uniaxial compressive strength versus cement : water ratio.

(46)

4 4 4. . . 1 1 1. . . 1 1 1이 이 이론 론 론식 식 식과 과 과 강 강 강도 도 도값 값 값의 의 의 비 비 비교 교 교

본 연구에서는 콘크리트표준시방서(2003)에서 제시한 근사적으로 압축강도를 구하 는 공식에 의하여 실제 실험에서 얻어진 압축강도와 근사적 압축강도를 비교하였다.

또한 보통 포틀랜드시멘트의 28일 강도의 규정이 정해져 있지 않아서 여러 나라의 고강도콘크리트 기준 중 우리나라에서 제시한 콘크리트표준시방서(2003)에서 고강도 콘크리트 기준인 40MPa를 28일 강도값으로 적용하여 계산에 이용하였다.

_    

 _ (5.1)

여기서, ^ :재령 t일의 콘크리트의 압축강도(MPa)

_ :설계기준강도(MPa)

 :재령(일)

 :설계기준강도의 설계재령(일),^=28및 91

a,b :시멘트의 종류에 따라 다르며,Table5-10의 값을 표준으로 한 다.한편 고로시멘트 및 플라이애쉬시멘트에 대하여는 정수 a,b를 정 할 수 있을 정도의 자료가 축적되어 있지 않으므로 과거의 실적을 참고하여 정하면 된다.

 :재령 28일에 대한 재령 91일의 강도증가율로서 d(28)은 Table 5-2의 값을 표준으로 하며,시멘트의 종류에 관계없이 d(91)=1

의 값임

Table4-10.Coefficientofa,bvalues

Kind of cement a b d(28)

Portland cement Moderate heat cement

High early strength portland cement

4.5 6.2 2.9

0.95 0.93 0.97

1.11 1.15 1.07

(47)

Table4-11.Eachcountryhighconcretestandard

Country Standard high-powered concrete Korea buildingworkstandard

specification. 300^ Korea Concrete standard

specification. 40MPa America ACI 363 420^

Japan JASS 5 360^

Japan society of civil engineer 600~800^

England BS 8110 30~50 MPa

Table4-12.ComparisonUniaxialCompressiveStrengthandPredictionStrength

Specimen No

Prediction Strength

(MPa)

Average(MPa)

3-A1

18.12

36.67

3-B1 26.94

3-C1 19.07

4-A1

21.39

37.41

4-B1 27.66

4-C1 18.90

5-A1

24.00

36.66

5-B1 30.69

5-C1 21.66

6-A1

26.11

42.57

6-B1 30.23

6-C1 23.81

7-A1

27.87

47.51

7-B1 33.57

7-C1 28.13

10-A1

31.71

45.68

10-B1 35.44

10-C1 27.99

(48)

Table4-12.Continued

Specimen No

Prediction Strength

(MPa)

Average(MPa)

3-A2

18.12

35.98

3-B2 27.65

3-C2 20.86

4-A2

21.39

41.09

4-B2 30.04

4-C2 24.80

5-A2

24.00

41.85

5-B2 29.92

5-C2 24.85

6-A2

26.11

47.70

6-B2 33.34

6-C2 28.29

7-A2

27.87

50.17

7-B2 33.54

7-C2 36.89

10-A2

31.71

51.42

10-B2 39.05

10-C2 37.53

(49)

Table4-12.Continued

Specimen No

Prediction Strength

(MPa)

Average(MPa)

3-A3

18.12

36.80

3-B3 31.22

3-C3 22.76

4-A3

21.39

41.57

4-B3 35.95

4-C3 26.22

5-A3

24.00

45.22

5-B3 38.62

5-C3 27.83

6-A3

26.11

45.48

6-B3 39.53

6-C3 37.88

7-A3

27.87

42.41

7-B3 46.12

7-C3 36.51

10-A3

31.71

52.70

10-B3 45.59

10-C3 40.07

콘크리트표준시방서(2003)에서 제시한 근사적으로 압축강도를 구하는 공식에 의 하여 실제 실험에서 얻어진 압축강도와 근사적 압축강도를 비교한 결과 4-C1에서 예측치는 21.39MPa이였으나 실험에 의한 평균값은 18.90MPa로 2.49MPa차이 가 났으며,5-C1에서 예측치는 24.00 MPa 이였으나 실험에 의한 평균값은 21.66 MPa로 2.34MPa차이가 났으며,6-C1에서 예측치는 26.11MPa이였으나 실험에 의한 평균값은 23.81MPa로 2.30MPa차이가 났으며,10-C1에서 예측치는 31.71 MPa이였으나 실험에 의한 평균값은 27.99MPa로 3.72MPa차이가 났다.10-C1에

(50)

서 10-C1-1번과 10-C1-2의 강도값이 낮게 측정되었고 10-C1-3번의 경우에는 31.38MPa로 예측치와 비슷한 값을 나타내고 있다.4가지 배합비의 경우에서만 이 론식에 의한 강도값 보다 낮게 나왔으며,나머지의 배합비의 평균에서는 이론식에 의한 강도값 보다 높게 강도값이 나왔다.

4 4 4. . . 2 2 2영 영 영률 률 률과 과 과 포 포 포아 아 아송 송 송비 비 비( ( (Y Y Yo o ou u un n ng g g' ' 's s sm m mo o od d du u ul l l u u us s sa a an n nd d dP P Po o oi i is s ss s so o on n n' ' 's s sr r ra a at t ti i io o on n n) ) )

본 연구에서는 총 162개의 공시체중 각각의 배합비 1번과 2번 공시체에 로제트 게이지(rosettegauge)를 부착하여 디지털 변형률 측정기(ModelNo.DC3100)를 이 용하여 총 108개의 데이터를 획득하여 영률과 포아송비를 계산하였다.

Table4-13.Resultofyoung'smodulusandpoisson'sration

Specimen No Young's modulus(GPa) Poisson's ration

3-A1-1 22.99 0.21

3-A1-2 23.54 0.19

4-A1-1 24.02 0.20

4-A1-2 21.89 0.20

5-A1-1 22.18 0.17

5-A1-2 23.48 0.20

6-A1-1 24.52 0.20

6-A1-2 27.65 0.22

7-A1-1 23.12 0.18

7-A1-2 31.75 0.17

10-A1-1 28.36 0.18

10-A1-2 26.55 0.17

(51)

Table4-13.Continued

3-A2-1 21.89 0.19

3-A2-2 20.54 0.16

4-A2-1 25.75 0.17

4-A2-2 24.47 0.15

5-A2-1 25.37 0.20

5-A2-2 23.39 0.17

6-A2-1 26.79 0.22

6-A2-2 28.09 0.18

7-A2-1 30.87 0.18

7-A2-2 27.41 0.22

10-A2-1 29.01 0.23

10-A2-2 30.55 0.23

Table4-13.Continued

3-A3-1 21.06 0.13

3-A3-2 23.16 0.18

4-A3-1 25.88 0.21

4-A3-2 24.08 0.20

5-A3-1 27.97 0.24

5-A3-2 26.62 0.27

6-A3-1 28.77 0.24

6-A3-2 24.72 0.24

7-A3-1 24.42 0.21

7-A3-2 26.36 0.21

10-A3-1 31.01 0.24

10-A3-2 33.25 0.24

(52)

Table4-13.Continued

3-B1-1 16.49 0.18

3-B1-2 16.89 0.18

4-B1-1 14.17 0.17

4-B1-2 18.01 0.21

5-B1-1 18.15 0.18

5-B1-2 18.99 0.20

6-B1-1 17.11 0.18

6-B1-2 18.07 0.19

7-B1-1 19.63 0.22

7-B1-2 19.31 0.21

10-B1-1 22.19 0.20

10-B1-2 21.85 0.22

Table4-13.Continued

3-B2-1 17.87 0.19

3-B2-2 18.45 0.18

4-B2-1 18.37 0.20

4-B2-2 18.81 0.22

5-B2-1 18.57 0.20

5-B2-2 18.19 0.18

6-B2-1 19.77 0.20

6-B2-2 19.26 0.21

7-B2-1 18.14 0.21

7-B2-2 20.46 0.20

10-B2-1 24.09 0.22

10-B2-2 23.41 0.17

(53)

Table4-13.Continued

3-B3-1 19.56 0.19

3-B3-2 20.99 0.21

4-B3-1 21.33 0.21

4-B3-2 22.33 0.19

5-B3-1 22.14 0.18

5-B3-2 23.42 0.16

6-B3-1 23.46 0.17

6-B3-2 23.80 0.16

7-B3-1 27.72 0.24

7-B3-2 27.61 0.24

10-B3-1 27.03 0.24

10-B3-2 24.18 0.24

Table4-13.Continued

3-C1-1 14.01 0.18

3-C1-2 14.55 0.17

4-C1-1 13.79 0.20

4-C1-2 14.92 0.17

5-C1-1 16.35 0.18

5-C1-2 14.11 0.17

6-C1-1 15.63 0.20

6-C1-2 14.30 0.25

7-C1-1 17.26 0.20

7-C1-2 17.67 0.21

10-C1-1 16.65 0.22

10-C1-2 15.42 0.18

(54)

Table4-13.Continued

3-C2-1 15.75 0.19

3-C2-2 15.67 0.16

4-C2-1 16.71 0.17

4-C2-2 15.55 0.15

5-C2-1 17.23 0.20

5-C2-2 15.05 0.14

6-C2-1 16.65 0.19

6-C2-2 18.49 0.26

7-C2-1 23.49 0.22

7-C2-2 20.37 0.22

10-C2-1 21.42 0.16

10-C2-2 23.35 0.22

Table4-13.Continued

3-C3-1 17.88 0.17

3-C3-2 15.21 0.16

4-C3-1 17.98 0.19

4-C3-2 16.33 0.16

5-C3-1 19.18 0.18

5-C3-2 19.42 0.16

6-C3-1 19.83 0.17

6-C3-2 25.07 0.17

7-C3-1 20.28 0.20

7-C3-2 18.05 0.16

10-C3-1 27.65 0.21

10-C3-2 18.94 0.18

(55)

본 연구에서 포아송비는 0.13^∼0.27까지 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며,영률의 경 우도 13.79^∼33.25GPa까지 넓은 범위에 걸쳐 나타남을 알 수 있다.

일축압축강도와 영률의 상관관계는 일축압축강도가 증가할수록 영률이 증가하는 것으로 Figure 4-22에 도시되었으며,포아송비와 일축압축강도와의 상관관계는 Figure4-23에서 보여지 듯 낮은 규칙성을 보이고 있다.또한 영률과 포아송비의 관계에서도 Figure 4-24에서 보여지 듯 영률이 증가할수록 포아송비가 증가하는 경향이 나타나지 않고 불규칙적으로 나타남을 알 수 있다..

Figure 4-22. Young's modulus versus compressive strength.

(56)

Figure 4-23. Poisson's ration versus compressive strength.

Figure 4-24. Poisson's ration versus young's modulus.

(57)

4 4 4. . . 2 2 2. . . 1 1 1이 이 이론 론 론식 식 식과 과 과 영 영 영률 률 률의 의 의 비 비 비교 교 교

본 연구에서는 콘크리트표준시방서(2003)에서 제시한 근사값으로 영률을 구하려 고 할 때 제시한 공식을 이용하여 영률을 구하여 실험에서 얻어진 영률과 이론식 에 의해 구해진 영률을 비교하였다.

_   × 



^^ (5.2) 여기서 _ :재령 t일에서의 유효탄성계수(GPa)

  :온도상승 시 크리프 영향이 커짐에 따른 탄성계수의 보정계수

㉠ 재령 3일 까지 :^ =0.73

㉡ 재령 5일 이후 :^ =1.0

㉢ 재령 3일에서 5일까지는 직선보간법으로 구한다.

_ :재령 t일의 실제의 압축강도(MPa)

Table4-14.Resultofyoung'smodulusandpredictionyoung'smodulus

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Prediction Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

(GPa) 3-A1-1 22.99 20.54 3-A1-2 23.54 20.78 4-A1-1 24.02 28.85 4-A1-2 21.89 28.47 5-A1-1 22.18 28.75 5-A1-2 23.48 28.14 6-A1-1 24.52 29.56 6-A1-2 27.65 31.47 7-A1-1 23.12 29.11 7-A1-2 31.75 34.10 10-A1-1 28.36 32.46 10-A1-2 26.55 30.36

(58)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

(GPa) 3-B1-1 16.49 17.91 3-B1-2 16.89 18.22 4-B1-1 14.17 23.04 4-B1-2 18.01 25.79 5-B1-1 18.15 25.80 5-B1-2 18.99 26.19 6-B1-1 17.11 25.33 6-B1-2 18.07 25.83 7-B1-1 19.63 26.78 7-B1-2 19.31 27.06 10-B1-1 22.19 27.96 10-B1-2 21.85 27.84

(59)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

(GPa) 3-C1-1 14.01 15.05 3-C1-2 14.55 15.01 4-C1-1 13.79 19.32 4-C1-2 14.92 20.80 5-C1-1 16.35 22.52 5-C1-2 14.11 20.64 6-C1-1 15.63 23.42 6-C1-2 14.30 21.30 7-C1-1 17.26 24.63 7-C1-2 17.67 24.79 10-C1-1 16.65 24.05 10-C1-2 15.42 24.16

(60)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Table4-14.Continued

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

Specimen No

Young's modulus

(GPa)

콘크리트표준시방서(2003)에서 제시한 근사값으로 영률을 구하려고 할 때 제시한 공식을 이용하여 영률을 구하여 실험에서 얻어진 영률과 이론식에 의해 구해진 영 률을 비교한 결과 3일에서의 영률은 비슷한 값을 나타내고 있지만 3일 이후에는 이론식에서 얻어진 영률값 보다 실험에 의해 구해진 영률이 낮게 나타냄을 알 수 있다.특히 강도값이 낮아질수록 이론식에 의한 값과 실험에 의해 구해진 영률과 차이가 많이 나고 있다.

4 4 4. . . 3 3 3파 파 파괴 괴 괴형 형 형태 태 태에 에 에 따 따 따른 른 른 분 분 분류 류 류

본 논문에서는 ASTM의 Standard TestMethod forCompressiveStrength of

(61)

CylindricalConcreteSpecimens(1986)의 파괴 형태분류 기준에 의해 공시체를 파 괴형태별로 분류하였다.

Table4-15.Classificationoffracturetype

Cone Cone and Split

Cone and

Shear Shear Columnar

A1 1 8 8 1 -

A2 - 8 10 - -

A3 2 6 5 5 -

B1 - 12 6 - -

B2 1 7 10 - -

B3 - 4 10 4 -

C1 1 10 6 1 -

C2 1 13 4 - -

C3 - 12 6 - -

계 6 80 65 11 -

Figure 4-25. Fracturetype.ofcylindricalconcretespecimens.

(62)

파괴유형을 ASTM(1986)의 기준에 의해 분류한 결과 주로 콘크리트가 파괴직전 까지 결합력과 내부마찰력에 의해 파괴에 저항하는 Cone모양의 파괴는 드물게 나 타났으며,대부분의 파괴형태는 전단파괴와 쪼갬(splitting)파괴의 조합모양인 Cone andSplit,ConeandShear형태가 나타남을 알 수 있었다.또한 시험 중 지압판과 시편단부 사이가 매끄러워서 단부구속효과가 거의 없을 때 발생하는 쪼갬 (splitting)파괴의 형태는 나타나지 않았다.