진공포수양생을 적용한 초고강도 시멘트 페이스트의 압축강도 특성에 관한 실험적 연구

Abstract

최근 건축물의 초고층화 및 장스팬화 등의 이유로 인해 최밀 충진 이론을 바탕으로 반응성 분체들을 혼입한 초고강도 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)의 개발 및 적용이 점차 증가하고 있는 실정이다. UHPC의 밀실한 매트릭스를 형성하기 위한 최적 물-결합재비(Water-Binder ratio, W/B)범위는 14 ~ 20%로 시멘트 완전 수화에 필요한 W/B보다 낮은 것으로 보고되고 있다. 하지만, UHPC 압축강도 발현에 필요한 수분을 공급하기 위해서 매트릭스 내부조직이 매우 치밀하여 수밀성이 뛰어나기 때문에 기존 콘크리트에 사용되고 있는 수중양생을 통해 외부의 수분을 내부로 공급하여 콘크리트의 충분한 성능을 확보하는 것이 제한되어, 수화 촉진을 위한 방안들이 적용 되고 있지만, UHPC의 역학적 특성에 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 낮은 W/B 및 다량의 분체들로 구성된 UHPC 배합의 성능확보를 위해서는 수화반응의 증진과 동시에 결합재의 반응도를 수반할 수 있는 양생방법이 필요할 것으로 판단된다. 이에 최밀 충진 이론을 반영한 시멘트 페이스트 배합을 대상으로 진공포수양생 방법을 적용하여 압축강도 발현에 미치는 영향을 검토함과 동시에 최적의 양생조건을 도출하고자 한다. 제 1장에서는 연구 배경 및 필요성과 연구 방법에 대해 기술하였다. 제 2장에서는 UHPC 정의 및 국내·외 연구 동향에 대해 검토하였으며, 시멘트 페이스트의 초고강도화를 위한 방안들을 검토하였다. 제 3장에서는 진공포수양생이 초고강도 시멘트 페이스트의 압축강도 발현에 미치는 영향을 검토하기 위한 실험 방법을 제시하였다. 제 4장에서는 진공포수양생에 따른 초고강도 시멘트 페이스트의 압축강도 발현을 포수도 및 TG-DTA, XRD 분석을 통해 영향을 검토하였다. 제 5장은 본 연구에서는 진공포수양생으로 외부에서 공급된 수분이 초고강도 시멘트 페이스트의 압축강도발현에 미치는 영향성을 검토하여, 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) 진공포수양생 시간이 증가할수록 포수도가 증가하였으나, 동일 진공포수양생 시간에서 BS25 실험체의 경우 SF25 실험체 보다 포수도가 높은 것을 확인할 수 있었다. (2) 진공포수양생이 초고강도 시멘트 페이스트의 압축강도발현을 증진시키며, BS25 실험체의 압축강도 증가율이 SF25 실험체보다 높았다. 또한 적정 시간이상 진공포수양생을 실시하여도 압축강도는 증가하지 않았다. (3) 포수도와 압축강도의 관계를 살펴본 결과, 압축강도 향상을 위한 적정 포수도는 약 40%이며. 과잉 공급된 수분으로 인하여 압축강도가 저하된 것으로 판단된다. (4) TG-DTA 분석 결과, 포수도가 증가함에 따라 수화반응이 증가되는 것을 확인하였다. 포수도 40% 이상의 과잉 공급된 수분은 수화반응으로 소모되지 않고. 고온양생 조건에서 증발하여 압축강도가 감소하는 것으로 판단된다. (5) 고온⦁고압양생 조건에서, 진공포수양생을 통해 증가된 수분은 미수화 시멘트의 반응성을 증진시키고, 추가적으로 생성된 수화생성물과 결합재의 2차 수화반응을 통해 압축강도를 증진시키는 것으로 나타났다.