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표제지
요약문
Executive Summary
목차
제1장 서론 41
1. 연구의 필요성 41
2. 국내외 기술 동향 42
2.1. 국내 기술 동향 42
2.2. 국외 기술 동향 44
3. 연구 목표 및 내용 47
3.1. 최종 목표 47
3.2. 연차별 목표 및 내용 48
3.3. 기술 지도 49
3.3.1. 거시 TRM 49
3.3.2. 미시 TRM 49
3.4. 추진 체계 50
3.4.1. 추진 협력 체계 50
3.4.2. 세부기술간 상관도 51
4. 기대효과 및 활용방안 52
4.1. 연구성과 활용 방안 52
4.2. 기대효과 52
제2장 UHPC의 장기특성 평가 53
1. 개요 53
2. UHPC 강도 및 크리프 평가 기존 모델 53
2.1. 압축강도 53
2.2. 인장강도 54
2.3. 탄성계수 55
2.4. 크리프 55
2.5. 건조수축 57
3. 실험 및 결과분석 58
3.1. 실험계획 58
3.2. 사용재료 및 배합 61
3.2.1. 시멘트 및 반응성 분체 61
3.2.2. 골재 61
3.2.3. 고성능 감수제 61
3.2.4. 충전재 61
3.2.5. 강섬유 62
3.2.6. 배합 62
3.3. 실험방법 62
3.4. 실험결과 및 분석 63
3.4.1. 압축강도 64
3.4.2. 휨강도 71
3.4.3. Creep 77
제3장 UHPC 제작 단계의 거동 평가 81
1. 개요 81
2. UHPC 구조부재의 구속도 예비 해석 82
2.1. 개요 82
2.2. 해석절차 및 결과 82
2.2.1. 해석수행 조건 82
2.2.2. UHPC의 구속수축 거동 비선형 해석 결과 84
3. UHPC 구조부재의 제작 단계 수축 거동 평가 89
3.1. 개요 89
3.2. 국내외 연구 89
3.3. 콘크리트의 수축 거동 특성 90
3.3.1. 초기 수축 거동 특성 90
3.3.2. 콘크리트의 자기수축 특성 92
3.3.3. 자기수축 예측모델 93
3.4. 수분변화에 의한 수축 메커니즘 96
3.4.1. 자기건조 현상 (Self-desiccation) 96
3.4.2. 모세관 장력 (Capillary tension) 97
3.4.3. 고체 표면 장력 (Solid surface tension) 98
3.4.4. 분리압력 (Disjoining pressure) 99
3.5. 구속수축 거동 특성 100
3.5.1. 개요 100
3.5.2. 구속응력 개념도 101
4. 실험 연구 102
4.1. 실험 개요 및 인자 102
4.2. 재료 및 배합비 103
4.2.1. 사용재료 103
4.2.2. 배합비 105
5. UHPC의 비구속 수축 거동 평가 106
5.1. 실험 방법 106
5.2. 실험결과 108
6. UHPC의 구속 수축 거동 평가 117
6.1. 개요 117
6.2. 링-테스트 (Ring-test) 실험 방법 117
6.3. 링-테스트 실험결과 121
6.4. 건조수축 균열 실험 방법 127
6.5. 건조수축 균열 실험결과 129
7. UHPC의 소성수축 거동 평가 134
7.1. 배경 이론 134
7.2. 화학수축실험 방법 135
7.3. 실험결과 137
7.4. 소성수축 예측 140
8. UHPC의 응결 특성 평가 142
8.1. 개요 142
8.2. 실험결과 142
9. UHPC 구조부재 제작 단계 강도 평가 144
9.1. 실험 방법 144
9.2. 실험결과 144
제4장 UHPC 구조부재의 구속도에 따른 수축균열 평가 149
1. 개요 149
1.1. 국내외 연구동향 149
1.2. 실험 방법 150
2. 역학적 특성 평가 155
2.1. 실험 방법 155
2.2. 실험결과 156
3. 박판 UHPC 슬래브의 내부 온도변화 측정 실험 161
4. 박판 UHPC 슬래브의 비구속 및 구속 수축 특성 평가 171
4.1. 수축변형률 평가 171
4.2. 균열거동 평가 184
5. 박판 T형 보의 온도 및 수축 특성 평가 192
5.1. 온도변화 192
5.2. 수축변형률 특성 192
5.3. 온도변화와 균열 발생 시기의 상관관계 분석 195
6. 내부 구속에 의한 콘크리트 인장강도 수학적 모델 197
7. UHPC의 인장응력 예측 200
제5장 UHPC 제조 및 부재 제작 시방(안) 202
1. 믹서 및 주변장치 구성 202
1.1. UHPC 전용 믹서 및 주변장치의 구성 및 개요 202
1.1.1. 믹서 본체 202
1.1.2. 중앙 콘트롤박스 203
1.1.3. 물 공급장치 203
1.1.4. 집진장치 205
1.1.5. 섬유공급장치 205
1.1.6. 세척장치 206
1.1.7. 양생장치 207
1.2. 각종 콘트롤박스의 작동법 및 기능 208
1.2.1. 중앙 콘트롤박스 208
1.2.2/1.2.3. 기타 콘트롤박스 211
2. UHPC 제조 시방 편 213
2.1. UHPC의 배합 및 제조 213
2.1.1. 재료의 계량(프리믹싱이 아닌 경우) 214
2.1.2. 프리믹싱된 재료의 계량 215
2.2. UHPC의 배합 및 제조과정 215
2.3. UHPC 배합 및 제조과정의 상세 217
2.3.1. 재료의 준비 217
2.3.2. 재료의 투입 220
2.3.3. 재료의 건비빔 223
2.3.4. 배합수 및 혼화제 투입 223
2.3.5. 1차 믹싱 227
2.3.6. 강섬유 투입 229
2.3.7. 2차 믹싱 232
2.3.8. 3차 믹싱 233
2.3.9. 배출 233
3. UHPC 부재 제작 시방 237
3.1. UHPC를 이용한 부재 제작 전 주의사항 237
3.2. UHPC를 이용한 부재 제작 방법 238
3.2.1. 배합 및 제조 238
3.2.2. 거푸집의 준비 238
3.2.3. 타설 방법 238
3.2.4. 초기양생 방법 239
3.2.5. 탈형 239
3.2.6. 고온양생 240
3.3. 믹서 및 사용도구의 세척 240
3.4. UHPC 부재 탈형 및 고온양생 243
3.4.1. 부재 양생 및 탈형 243
3.4.2. 고온양생 244
제6장 결론 247
1. UHPC의 장기특성 평가 248
2. UHPC 부재 제작 단계 재료거동 평가 250
3. UHPC 구조부재의 구속도에 따른 수축균열 평가 252
4. UHPC 제조 및 부재 제작 시방(안) 253
참고문헌 255
판권기 267
[표 2.1] 압축강도 시험체 59
[표 2.2] 휨강도 시험체 60
[표 2.3] 시멘트와 실리카퓸의 물리ㆍ화학적 성질 61
[표 2.4] 충전재의 물리ㆍ화학적 성질 61
[표 2.5] 기건양생조건 압축강도 및 탄성계수 비교 64
[표 2.6] 습윤양생조건 압축강도 및 탄성계수 비교 65
[표 2.7] 증기양생조건 압축강도 및 탄성계수 비교 66
[표 2.8] 기건양생조건 휨강도 및 등가휨강도 비교 71
[표 2.9] 습윤양생조건 휨강도 및 등가휨강도 비교 72
[표 2.10] 증기양생조건 휨강도 및 등가휨강도 비교 73
[표 3.1] 연구내용 및 연구계획 89
[표 3.2] 시멘트 및 혼화재 상수 a, b 95
[표 3.3] 실험 변수 및 범위 103
[표 3.4] 시멘트의 화학적 성질 103
[표 3.5] 골재의 물리적 성질 104
[표 3.6] 강섬유의 물리적 성질 104
[표 3.7] 실리카퓸의 물리적, 화학적 성질 104
[표 3.8] 충전재의 물리적, 화학적 성질 104
[표 3.9] 팽창재의 물리적, 화학적 성질 104
[표 3.10] 수축저감제의 물리적 성질 105
[표 3.11] 고성능 감수제의 물리적 성질 105
[표 3.12] UHPC 배합표 (시멘트에 대한 질량비) 105
[표 3.13] UHPC의 초결 및 종결 시간 143
[표 3.14] 압축강도, 휨강도 회귀분석 결과 146
[표 4.1] UHPC 배합표 (시멘트에 대한 질량비) 151
[표 4.2] UHPC의 배합별 강도 실험결과 156
[표 5.1] UHPC 제조 과정 213
[표 5.2] UHPC 배합 및 제조과정 216
[표 5.3] UHPC 배합표 예 (1㎥) 218
[그림 1.1] 국내 초고강도 콘크리트 기술 발전 흐름 43
[그림 1.2] 국외 초고강도ㆍUHPC의 발전 흐름 44
[그림 2.1] UHPC 압축강도 실험 62
[그림 2.2] 3등분점 휨시험 개념도 63
[그림 2.3] 3등분점 휨시험 63
[그림 2.4] 양생조건에 따른 재령별 압축강도 비교 68
[그림 2.5] 기건양생에 따른 압축강도-재령 관계 68
[그림 2.6] 습윤양생에 따른 압축강도-재령 관계 69
[그림 2.7] 증기양생에 따른 압축강도-재령 관계 69
[그림 2.8] 양생조건에 따른 압축-변형률 곡선(재령365일) 70
[그림 2.9] 초기 재령 (28일 이전) 압축강도 발현곡선 70
[그림 2.10] 양생조건에 따른 재령별 휨강도 비교 74
[그림 2.11]/[그림 2.10] 양생조건에 따른 재령별 등가휨강도 비교 74
[그림 2.12] 휨강도-재령 관계(기건양생) 75
[그림 2.13] 휨강도-재령 관계(습윤양생) 76
[그림 2.14] 휨강도-재령 관계(증기양생) 76
[그림 2.15] 크리프 시험장치 및 시험 78
[그림 2.16] 크리프 시험 결과 79
[그림 2.17] 시험 조건에 따른 크리프 모델식과 시험결과 비교 80
[그림 3.1] UHPC 슬래브 해석 모델링 및 조건 83
[그림 3.2] 위치별 온도분포 88
[그림 3.3] 비구속 UHPC 슬래브의 변형률 분포 88
[그림 3.4] 완전구속 UHPC 슬래브의 변형률 분포 88
[그림 3.5] 콘크리트의 초기 경화 현상 [Mindess & Young 1983] 91
[그림 3.6] 자기수축의 일반적인 초기 거동 [Toyoharu & Tomoaki 2004] 92
[그림 3.7] 경화하는 시멘트 페이스트의 내부 단면의 개념도 [Jensen & Hansen 2001] 97
[그림 3.8] 분리압력 거동 특성 [Soroka 1979] 99
[그림 3.9] 시멘트 페이스트 내부의 공극 시스템의 개념도 [Breugel 1991] 99
[그림 3.10] 원주방향 노출 시 응력분포 101
[그림 3.11] 구속응력 개념도 [Weiss et al. 1997] 101
[그림 3.12] 자기수축실험 방법 106
[그림 3.13] UHPC 자기수축 및 건조수축실험 과정 107
[그림 3.14] UHPC의 자기수축실험결과 (28일간) 109
[그림 3.15] UHPC의 자기수축실험결과 (초기 4일간) 109
[그림 3.16] 초결 이후의 자기수축실험결과 110
[그림 3.17] UHPC의 S/V에 따른 총 수축실험결과 112
[그림 3.18] UHPC의 S/V에 따른 28일 수축결과 비교 112
[그림 3.19] UHPC의 S/V에 따른 건조수축실험결과 114
[그림 3.20] UHPC의 자기수축 대 총 수축 비율 115
[그림 3.21] S/V에 따른 UHPC의 건조수축 대 총 수축 비율 116
[그림 3.22] 구속수축실험 상세 (링-테스트) 118
[그림 3.23] 링-테스트 실험 전경 120
[그림 3.24] UHPC의 링 두께에 따른 내부강재 변형률 123
[그림 3.25] UHPC의 링 두께에 따른 구속도 평가 125
[그림 3.26] UHPC의 초기 구속변형률 및 응결시간 127
[그림 3.27] 건조수축 균열 실험 128
[그림 3.28] UHPC의 비구속 및 구속 수축 130
[그림 3.29] UHPC의 외부 강재에 의한 구속 수축량 131
[그림 3.30] 외부 강재의 구속 변형률 132
[그림 3.31] 외부 강재의 구속도 133
[그림 3.32] 수화반응과 자기수축의 상관관계 [Nawa & Horita 2004] 134
[그림 3.33] 화학수축(ASTM C 1608) 실험 방법 [Bouasker et al., 2004] 136
[그림 3.34] 화학수축(ASTM C 1608) 실험 사진 136
[그림 3.35] 실리카퓸 및 고성능 감수제를 변수로 한 시멘트 페이스트의 화학수축 결과 138
[그림 3.36] 초기 12시간 동안의 화학수축 및 자기수축 비교 139
[그림 3.37] 초기 36시간 동안의 화학수축 및 자기수축 비교 140
[그림 3.38] 소성수축 예측시간 141
[그림 3.39] UHPC의 응결실험결과 143
[그림 3.40] 압축 및 휨강도 측정 사진 145
[그림 3.41] Mix. 1의 압축강도 및 휨강도 147
[그림 3.42] Mix. 2의 압축강도 및 휨강도 148
[그림 4.1] 모형 UHPC 구속수축실험 사진 152
[그림 4.2] 모형 슬래브 상세 및 게이지 위치 153
[그림 4.3] 모형 T형 보 상세 및 게이지 위치 154
[그림 4.4] UHPC의 직접인장강도 측정 사진 155
[그림 4.5] UHPC의 배합별 압축, 휨, 인장강도 실험결과 157
[그림 4.6] UHPC의 배합별 휨강도 대 직접인장강도 비 158
[그림 4.7] UHPC의 압축 파괴 거동 158
[그림 4.8] UHPC의 직접인장 파괴 거동 159
[그림 4.9] UHPC의 휨 파괴 거동 160
[그림 4.10] 외기 온도 및 상대습도 161
[그림 4.11] 슬래브 두께에 따른 Mix. S1의 온도변화 곡선 165
[그림 4.12] 슬래브 두께에 따른 Mix. S2의 온도변화 곡선 168
[그림 4.13] Mix. N1의 온도변화 곡선 169
[그림 4.14] Mix. N2의 온도변화 곡선 170
[그림 4.15] S/V에 따른 비구속 수축 시편 상세 171
[그림 4.16] S/V에 따른 Mix. S1의 총 수축 그래프 173
[그림 4.17] 슬래브 두께에 따른 Mix. S1의 구속 수축 그래프 176
[그림 4.18] S/V에 따른 Mix. S1의 총 수축 그래프 178
[그림 4.19] S/V에 따른Mix. S1, S2의 7일 재령 총 수축 비교 178
[그림 4.20] 슬래브 두께에 따른 Mix. S2의 구속 수축 그래프 180
[그림 4.21] S/V에 따른 Mix. N1, N2의 총 수축 그래프 182
[그림 4.22] 슬래브 두께에 따른 Mix. N1, N2의 구속 수축 그래프 183
[그림 4.23] Mix. S1의 높이별 중앙부 균열 상세 186
[그림 4.24] Mix. S2의 높이별 중앙부 균열 상세 188
[그림 4.25] Mix. N1의 중앙부 및 단부 균열 상세 189
[그림 4.26] Mix. N2의 중앙부 및 단부 균열 상세 190
[그림 4.27] UHPC의 재령별 균열폭 측정 191
[그림 4.28] UHPC의 최대 균열폭 191
[그림 4.29] T형 보 Mix. S2의 위치별 온도분포 192
[그림 4.30] Mix. S2의 총 수축 그래프 (with sealing) 193
[그림 4.31] T형 보 Mix. S2의 구속 수축 그래프 194
[그림 4.32] 콘크리트 타설 1.2일 이후의 구속 수축 그래프 194
[그림 4.33] UHPC의 부재별 온도와 균열 발생시기 196
[그림 4.34] S 시리즈의 T/L에 따른 온도증가 시점과 균열 발생시간 차이 196
[그림 4.35] 응력 분포 개념도 197
[그림 4.36] 식(4.5a) 및 식(4.6a)의 비교 199
[그림 4.37] UHPC의 인장응력 201
[그림 5.1] UHPC 전용 믹서 203
[그림 5.2] 중앙 콘트롤박스 203
[그림 5.3] 물공급장치 204
[그림 5.4] 집진장치 205
[그림 5.5] 섬유공급장치 206
[그림 5.6] 세척장치 206
[그림 5.7] 증기양생 장치 207
[그림 5.8] 중앙 콘트롤박스 208
[그림 5.9] 믹서 제어 부분 209
[그림 5.10] 물공급 장치 211
[그림 5.11] 집진장치 및 세척장치 콘트롤박스 212
[그림 5.12] 재료준비 절차 220
[그림 5.13] 재료투입 절차 222
[그림 5.14] 재료의 건비빔 223
[그림 5.15] 배합수 및 혼화제 투입 절차 226
[그림 5.16] 1차 믹싱 절차 228
[그림 5.17] 강섬유 투입 절차 231
[그림 5.18] 2차 믹싱 절차 232
[그림 5.19] 3차 믹싱 절차 233
[그림 5.20] 배출 절차 236
[그림 5.21] UHPC의 겉보기 특성 238
[그림 5.22] 합류부, 이어치기부의 처리 예 239
[그림 5.23] 믹서 및 사용도구 세척 예 242
[그림 5.24] 탈형전 양생 및 탈형 예 243
[그림 5.25] 증기양생 장치 시스템 개요도 245
[그림 5.26] 고온증기양생 예 246
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