150MPa 超高强度 콘크리트 配合 및 强度發現 特性

Abstract

콘크리트는 지금까지 강재와 함께 주요한 건설재료로 사용되어 왔지만, 지구온난화방지나 자연환경파괴방지와 같은 지구환경의 문제, 자원과 에너지의 한정으로 인한 건설용 자원의 효과적인 사용 등의 시급한 문제에 직면하여 새로운 개념의 건설기술이 요구되고 있다. 또한 콘크리트 구조물에 대한 각종 설계기준이 성능규정형으로 바뀌면서 새로운 콘크리트 기술을 채용하는 사례가 증가할 것으로 예상된다. 또한 21세기 RC구조물은 성능규정화?국제화, 환경과의 조화, 경비절감, 장수명화, 품질보증, 고성능?고기능 콘크리트의 사용 등으로 다양한 형식의 구조물이 출현할 것으로 기대되고 있어 이에 대한 적절한 대비와 연구가 각 분야에서 요구되고 있으며, 특히 소재분야인 콘크리트 분야에서는 압축강도 150MPa 이상의 초고성능 고품질콘크리트의 개발과 실용화를 통하여 21세기 건설환경에 적극 대비하여야 할 필요가 있다. 국내 및 다른 나라의 콘크리트 강도개발동향을 보면 일본의 경우 이미 130~150MPa급 초고강도 콘크리트의 제조 및 실용화 연구에 이어 실제 구조물에 적용되고 있으며, 국내의 경우도 150MPa의 초고강도 콘크리트의 실용화와 180~240MPa 초고강도 콘크리트의 개발이 진행되고 있는 상황이다4)~8). 따라서 60~70층 규모의 초고층 구조물의 건설이 활발하게 추진되고 있고, 향후 5년 이내에 100층 이상의 초고층 구조물이 다수 건설될 것으로 예상되는 상황에서 이러한 구조물에 적용이 요구될 것으로 예상되는 100~150MPa 수준의 초고강도 콘크리트 설계, 제조, 시공 및 구조성능에 이르기까지의 제반 역학특성에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 150MPa 수준의 초고강도 콘크리트를 제조하기 위하여 프리믹스형태의 시멘트를 제조하였고, 각 시멘트의 특성별로 물-결합재비(W/B)와 단위시멘트량에 따른 초고강도 콘크리트 배합특성과 재령별 강도발현 특성을 비교함으로써 초고강도 콘크리트 제조와 실용화를 위한 기본 정보를 제시하고자 하며, 이러한 목적을 위하여 실험실 콘크리트 배합실험을 실시하여 fck=150MPa 범위의 초고강도 콘크리트의 역학특성 평가 실험을 실시하고 그 결과를 비교분석하여 결론을 도출하고자 하며 이를 위한 본 논문의 각 장별 기술내용은 다음과 같다. 제2 장에서는 국내외 고강도 콘크리트 동향을 소개하고, 초고강도 콘크리트의 이론적 고찰로써 보통강도 콘크리트 및 고강도 콘크리트의 재료 역학적 특성 및 국내규준 및 국외에서 사용되는 규준별로 각 응력관계 및 구조설계기준에 대해 기술하고자 한다. 제 3 장에서는 초고강도 콘크리트의 배합 및 강도발현 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하는 단계로서 본 연구에서 요구되는 실험계획 및 KS에 따른 실험방법과 이를 통한 실험에 관해 기술하였고, 제 4 장에서는 콘크리트 배합에 적용한 각 실험변수를 중심으로 실험결과를 분석하였다. 제5 장에서는 본 논문의 결론으로서 제 2 장에서부터 제 4 장까지의 연구를 통하여 얻은 각종 연구결과를 정리하였다. 이상과 같이 수행한 연구결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 150MPa 초고강도 콘크리트의 배합에 소요되는 시간은 약 5～6분이 소요되어, 일반적인 고강도 콘크리트 배합시간보다 2～3분정도 배합시간이 더 요구되는 것으로 나타났다. (2) 초고강도 콘크리트는 보통의 고강도 콘크리트보다 매우 큰 점성을 가지므로 이러한 점성과 콘크리트 타설 및 작업과의 상관성을 고려하여 플로우치는 700～800mm정도를 확보하여야 할 것으로 판단된다. (3) 압축강도는 재령 28일을 기준으로 7일에서는 80%, 14일에서는 87%, 56일에서는 약 102% 정도로 나타났다. (4) 시멘트 유형별 압축강도 발현특성을 비교하면 OPC는 54～59%, 슬래그미분말은 25～30%, 실리카흄은 10～15% 정도의 범위에서 프리믹스시멘트를 제조하여 콘크리트 배합에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.; Current structure is showing the tendency that is high rising which it follows in overpopulation and concentration of city, large and speciality of building. Therefore it demands improvement of the structure materials and construction capacity, development of structure and design technology. Studies of construction technology, design and analysis method that is used Ultra High Strength Concrete(UHSC) have been researched positively according to the structural merits as the precast concrete, increase of structural durability, possibility of long span and high rising in addition to the economic effect of saving resources and cost according to shortening of member size through the increase of strength of concrete which is basic structural materials. Ultra High Strength Concrete is necessary a clear presentation about mechanical property that is different from normal strength concrete and an evaluation of serviceability of high rise building which is used ultra high strength concrete. The system which is applied to structure that is used ultra high strength concrete will be constructed with comparison of existing equations that were applied to normal strength concrete through the relation of stress-strain, proposal equations of each codes. The major variables of this study are following as: - Compression strength of concrete : 150 MPa - Compression strength of test specimen about curing period : 3, 7, 28, 56, 91day - Evaluate on properties of flesh concrete This Paper is consist of five chapters as following. Chapter 1. Introduction (Background, Purpose, Content, Method of Study) Chapter 2. As a theoretical study of NSC, HSC and UHSC, summary of material properties of concrete and state-of-the-art in domestic and abroad. Chapter 3. Experimental study Chapter 4. Compare and analysis experimental results Chapter 5. Conclusions The following conclusions are obtained from this experimental study. 1) Required total mixing is about 5~6 minute for time for 150MPa UHSC concrete mixture. It is shown that mixing time for ultra high strength concrete is more required than high strength concrete. 2) Because UHSC has very much viscosity than HSC, recommended proper slump- flow value range is 700~800mm. 3) Concrete Compressive Strength attained at 80% in 7days, 87% in 14days, and 102% in 56 days against 28-day's in Ultra High Strength Concrete. 4) Recommended mix proportion of premix cement for 150MPa UHSC is 54~59% of OPC, 25~30% of GGBS and 10~15% of Silica Fume.