시멘트 수화반응의 Dormant period에서 콘크리트 물성변화에 대한 고찰

Abstract

콘크리트가 믹싱 후 타설되기 까지는 “KS F 4009 규격에 혼합하기 시작하고 나서 1.5시간 이내에 공사 지점에 배출할 수 있도록 운반 한다”라고 되어있다. 콘크리트는 믹서에서 모래, 자갈, 시멘트, 물, 혼화제가 혼합됨으로써 수화반응이 시작된다. 그러나 콘크리트가 운반되는 1.5시간(90분) 이내에도 콘크리트의 물성은 변화의 과정을 거치고 있다.

왜냐하면 콘크리트 혼합 시 사용되는 시멘트는 5단계의 수화반응 과정을 거쳐 콘크리트의 강도를 발현한고, 운반하는 1.5시간 동안에 시멘트의 수화반응이 1단계와 2단계 과정을 진행하고 있기 때문이다.

본 연구는 콘크리트를 믹싱 직후부터 시간을 factor로 하여 콘크리트 물성변화를 관찰하고 data를 분석한 결과 콘크리트는 1단계 Initial reaction과 2단계 Dormant period를 거치면서 시간 경과에 따라 bleeding water가 감소하며, CaSO에 의해 에트링자이트가 생성되면서 CA의 수화반응이 지연되는 기간 특히 믹싱 후 20분에서 블리이딩량이 많으며 이후에 점점 감소하게 되는 것으로 보아 물성의 변화가 있음을 간접적으로 알 수 있었다.

SEM사진과 XRD분석 결과 40분 경과된 상태에서 몰딩이 이루어진 콘크리트가 결정구조가 치밀한 경향을 관찰할 수 있었으며, XRD분석에서 시간이 많이 경과한 시편에서 ettringite 및 수산화칼슘의 피크가 더 높은 것을 확인하였다.

재령 14일 길이변화 시험에서도 시간이 많이 경과한 시편의 수축률이 줄어든 것을 확인하였으며, 결과적으로 믹싱 후 타설 시점이 콘크리트의 물성과 상관관계가 있음을 알 수 있었다.

일반적으로 건설현장에서는 콘크리트를 원활히 수급 받을 목적으로 근거리의 레미콘회사를 선호하는 경향이 있으나, 슬래브콘크리트나 공장바닥용 콘크리트 등 bleeding water가 적고 치밀성 콘크리트가 필요한 부분에서는 타설 시점을 고려하는 것이 효과적으로 양질의 콘크리트를 얻을 수 있는 방법으로 사료된다.

본 연구는 콘크리트 색상이 균질하게 요구되는 터널의 라이닝 콘크리트나 노출콘크리트에서 응용하면 표면이 미려한 콘크리트를 만들수 있는 기초 자료로 활용 할 수 있으며, 분리되는 water를 원하는 시간에 줄어들게 조절 할 수 있는 연구가 추가적으로 이루어 진다면 콘크리트 기술이 발전할 수 있는 계기가 될 수 있다고 생각 한다.