고온 및 가압 양생 방법에 의한 시멘트계 재료의 압축강도 향상에 관한 연구

Abstract

국문요지

콘크리트는 주로 압축력을 받는 부재로 사용이 되며, 압축 강도의 증가는 부재 사이즈 절감과 직결되기 때문에 콘크리트의 압축 강도를 향상시키기 위한 노력이 많은 연구자들에 의해 수행 돼 왔다. 그러나 상온에서 양생할 경우 175MPa가 한계 강도로 보고되고 그 이상의 강도를 발현하기 위해서는 필연적으로 고온 가압 양생법이 병행되어야 한다. 하지만 온도와 압력의 관점에서 강도 발현에 유리한 최적 양생 조건 도출에 관한 연구는 부족한 실정이다. 이에 양생 과정에서 온도와 압력 조건을 다르게 하였을 때, 콘크리트의 강도 발현 특성을 실험을 통해 관찰 하였으며, 이를 통해 최대 강도 발현에 유리한 양생 온도와 압력을 산정할 수 있었다. 다음은 실험을 통해 얻은 결과를 요약한 것이다.

1. 재령 7일 압축강도 실험 결과 90℃ 수중 양생한 시험체는 20℃ 수중 양생 시험체에 비해 56% 증가하였고, 60℃의 경우는 37% 증가하였다. 90℃ 수중 양생 하루 만에 20℃ 상온 양생 56일에 해당하는 강도를 기록함으로서 고온 양생으로 인해 강도가 비약적으로 발현됨을 확인 할 수 있었다.

2. 온도 조건을 달리하여 100℃ 이상의 고온 양생조건에서 강도발현에 유리한 최적 양생 온도는 200℃로 확인되었고, 200℃를 넘는 온도로 양생할 경우 C-S-H 구조의 붕괴로 인한 강도 저하 현상이 일어남을 알 수 있었다.

3 시험체에 압력을 가할 경우 90℃ 수중 양생에서 재령 3일 압축 강도가 압력을 가하지 않은 시험체에 비해 30% 증가하였으며, 가압에 의해 잉여수가 추출되었다. 이는 낮은 W/C 비가 실현되고 연행 공기가 제거된 효과라고 판단된다.

4. 시험체에 20MPa 압력을 가한 경우가 50MPa 압력을 가한 경우에 비해 높은 강도 발현을 하였다. 이는 물이 과도하게 추출된 결과로 판단되며 향후 결합 수는 보존하면서 잉여 수만을 추출하는 최적 압력에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

이와 더불어, 시차 열 중량 분석과 공극량 측정을 통해 포졸란 반응에 의한 강도 증진 효과를 가시적으로 평가하였으며 UHPC의 강도 발현 메커니즘을 추정할 수 있는 기초 자료를 제공하였다. UHPC는 강도 측면에서 기존의 재료를 월등히 능가하는 특성을 지니지만 한계가 많은 재료임은 분명하다. 하지만 지구 환경의 보전 측면에서 이러한 재료의 개발은 건물 부재 사이즈 감소 등을 가능하게 하고 원자재의 사용을 혁신적으로 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 본 논문에서도 알 수 있었듯이 향후 일련에 대한 기술적인 문제가 해결된다면 보다 많은 재료가 산업 전반에 이용될 수 있을 것이라 예상한다.