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표제지
목차
요약문 12
ABSTRACT 13
제1장 서론 14
1.1. 연구배경 및 목적 14
1.2. 연구내용 및 방법 15
제2장 콘크리트용 광물질 혼화재의 종류 및 사용 효과에 대한 문헌 고찰 16
2.1. 광물질혼화재료의 종류 16
2.2. 광물질 혼화재료의 종류와 특성 19
2.2.1. 플라이애시 19
2.2.2. 고로슬래그 미분말 25
2.2.3. 실리카 흄 31
2.2.4. 메타카올린을 사용한 콘크리트의 특성 35
2.3. 광물질 혼화재료의 종류별 사용 효과 39
제3장 광물질혼화재 사용 콘크리트의 실험개요 40
3.1. 콘크리트의 배합시험 개요 40
3.2. 사용 재료 41
3.2.1. 결합재 41
3.2.2. 잔골재 44
3.2.3. 굵은골재 44
3.2.4. 혼화제 45
3.3. 콘크리트 시험 및 평가 항목 46
3.3.1. 콘크리트 배합 시험 및 압축강도 46
3.3.2. 전위차 촉진 염소이온 확산계수 46
3.3.3. 콘크리트 비저항 시험 48
3.3.4. 촉진 동결융해저항성 시험 49
3.3.5. 촉진 탄산화 시험 50
3.3.6. 콘크리트 단열온도 상승시험 51
제4장 광물질혼화재 사용 콘크리트 물성평가 54
4.1. 기본 물성 평가를 위한 콘크리트 배합 실험 54
4.1.1. 단위수량 및 감수제 변화에 따른 콘크리트 배합 54
4.1.2. 일반강도 콘크리트 배합 54
4.1.3. 기계타설용 콘크리트 배합 54
4.1.4. 고강도(40-45MPa) 콘크리트 배합 55
4.1.5. 고강도 고유동(60MPa) 콘크리트 배합 55
4.2. 콘크리트의 압축강도 특성 58
4.2.1. 단위수량 및 감수제 변화에 따른 콘크리트 배합 58
4.2.2. 일반강도 콘크리트 배합 58
4.2.3. 기계타설용 콘크리트 배합 58
4.2.4. 고강도(40-45MPa) 콘크리트 배합 59
4.2.5. 고강도 고유동 콘크리트 배합 59
4.3. 콘크리트의 전위차 촉진 염소이온 확산특성 62
4.3.1. 단위수량 및 감수제 변화에 따른 콘크리트 배합 62
4.3.2. 일반강도 콘크리트 배합 62
4.3.3. 기계타설용 콘크리트 배합 62
4.3.4. 고강도(40-45MPa) 콘크리트 배합 63
4.3.5. 고강도 고유동 콘크리트 63
4.4. 콘크리트의 비저항 특성 66
4.5. 용도별 콘크리트의 배합 및 특성 69
4.5.1. 굳지않은 콘크리트의 성상 69
4.5.2. 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수 71
4.5.3. 용도별 콘크리트의 전위차 촉진 확산특성 73
4.5.4. 콘크리트의 동결융해 저항성 75
4.5.5. 콘크리트의 촉진중성화 78
4.5.6. 콘크리트의 온도 특성 79
4.6. 양생조건에 따른 콘크리트의 압축강도 및 확산 특성 80
4.6.1. 콘크리트의 압축강도 80
4.6.2. 콘크리트의 전위차 확산특성 81
4.7. 염수침지 콘크리트의 염화물농도 프로파일 82
제5장 고내구성 콘크리트의 표준배합 및 품질관리 방안 84
5.1. 콘크리트의 내구성 확보를 위한 시방기준 검토 84
5.2. 제설환경을 고려한 고내구성 콘크리트의 배합기준 검토 87
5.3. 배치플랜드 시험생산 및 기계타설 시험시공 93
5.3.1. 시험생산 및 시험시공 계획 93
5.3.2. 레미콘 시험생산 94
5.4. 기계타설 콘크리트의 현장 시험시공 97
5.5. 고로슬래그 미분말 사용 콘크리트의 품질관리시 유의사항 100
제6장 제설환경 콘크리트의 염해내구성 평가 102
6.1. 제설환경 콘크리트의 염해내구성 평가 절차 102
6.2. 제설환경 콘크리트의 철근부식 개시기기 연장 효과 105
제7장 결론 107
참고문헌 108
[부록 1] 제설환경 콘크리트 구조물의 염해 내구성 평가 절차 114
1. 총칙 116
1.1. 일반 사항 116
1.2. 적용 범위 116
1.3. 용어의 정의 117
1.4. 관련 기준 119
2. 염해에 의한 철근부식 개시시기와 목표 내구수명 120
2.1. 염해에 의한 철근콘크리트의 열화단계 120
2.2. 목표 내구수명 121
2.3. 염해에 의한 내구수명과 철근부식 개시시기 122
3. 제설환경 철근콘크리트 구조물의 염해 내구성 평가 절차 123
3.1. 일반 사항 123
3.2. 염해 내구성 평가 절차 123
3.3. 염해 내구성 평가 방법 125
3.4. 염소이온농도의 예측 127
3.4.1. 염소이온의 침투 예측식 127
3.4.2. 표면 염소이온농도 129
3.4.3. 콘크리트의 염소이온 확산계수 130
[부록 2] 고내구성 콘크리트용 광물질 혼화재의 품질 및 관리지침(초안) 134
1. 개요 135
2. 재료 135
3. 배합 139
4. 포장ㆍ운반ㆍ저장ㆍ계량 140
5. 비비기 142
6. 운반 및 타설 143
7. 양생 143
8. 품질관리 및 검사 144
판권기 149
표 2.1. 광물질 혼화재료의 종류 및 특징 16
표 2.2. 광물질 혼화재료의 전형적인 화학성분 구성 17
표 2.3. 플라이애쉬의 품질 기준(KS L 5405) 24
표 2.4. 고로슬래그 미분말 품질기준(KS F 2563) 30
표 2.5. 실리카 흄의 제품 형태 31
표 2.6. 실리카흄의 품질규격 34
표 2.7. 카올린 광물의 물리적 성질 35
표 2.8. 광물질 혼화재료를 사용한 굳지않은 콘크리트의 효과 39
표 2.9. 광물질 혼화재료를 사용한 경화한 콘크리트의 효과 39
표 3.1. 평가 대상 콘크리트의 개요 40
표 3.2. 1종 보통 포틀랜드시멘트의 물리적 특성 41
표 3.3. 고로슬래그 미분말의 물리적 특성 41
표 3.4. 플라이애시의 물리적 특성 41
표 3.5. 실리카흄의 물리적 특성 42
표 3.6. 메타카올린의 물리적 특성 42
표 3.7. 잔골재의 기초물성 44
표 3.8. 굵은골재의 기초물성 44
표 3.9. 혼화제의 종류 및 기초물성 45
표 3.10. 초기 전류값에 근거한 수정 전압(V) 및 시험 시간(NT Build 492) 47
표 4.1. 콘크리트의 비저항과 철근의 부식속도의 관계 66
표 5.1. 특수노출상태에 대한 요구사항(콘크리트 표준시방서, 2009) 84
표 5.2. 공기연행콘크리트 공기량의 표준값 84
표 5.3. 동결융해 노출범주 및 등급(콘크리트 구조기준, 2012) 85
표 5.4. 노출등급에 따른 내구성 허용기준(콘크리트 구조기준, 2012) 85
표 5.5. 동해 저항 콘크리트에 대한 전체 공기량(콘크리트 구조기준, 2012) 85
표 5.6. 노출환경 등급의 분류 및 노츨등급별 최소 콘크리트강도(도로교설계기준, 2012) 86
표 5.7. 노출등급의 분류 및 발생 사례의 예(도로교설계기준, 2012) 86
표 5.8. 제설환경에서의 물-결합재비 및 최소 설계기준 강도 규정 비교 89
표 5.9. 동해저항성 확보를 위한 공기량 요구기준(콘크리트 표준시방서 및 구조기준) 89
표 5.10. 최근 기상변화에 따른 제설제 사용량 변화 90
표 5.11. 특수환경 노출지역의 정의(한국도로공사, 2010) 91
표 5.12. 한국도로공사 콘크리트 설계기준 배합 개선 이력(2009-2013) 91
표 5.13. 시멘트 콘크리트 설계기준 배합 변경(안) 92
표 5.14. 시험생산 및 시험시공용 고내구성 콘크리트 배합 조건 93
표 5.15. 1차 레미콘 시험생산의 종류별 결합재 구성 및 단위 결합재량 94
표 5.16. 레미콘 시험생산 배합의 압축강도 및 확산계수(1차) 95
표 5.17. 2차 레미콘 시험생산의 종류별 결합재 구성 및 단위 결합재량 96
표 5.18. 레미콘 시험생산 배합의 압축강도 및 확산계수(2차) 96
표 5.19. 시험시공에 적용된 콘크리트 배합표 97
표 5.20. 기계타설 콘크리트의 시험시공 배합의 압축강도 및 확산계수 98
표 5.21. 제설환경 콘크리트에 사용되는 광물질 혼화재의 허용 비율(콘크리트 구조기준, 2012) 100
표 6.1. 염해에 의한 환경계수, 내구성 감소계수와 안전율의 설정(2010년 콘시 해설) 102
표 6.2. 고속국도 제설환경의 노출등급에 따른 표면 염소이온농도 제안값 104
표 6.3. 보통포틀랜드시멘트 100% 사용조건의 평가 변수 105
표 6.4. 슬래그미분말 50% 치환조건의 사용조건의 평가 변수 105
그림 2.1. 광물질혼화재의 주요 화학성분 분포도 17
그림 2.2. 광물질 혼화재료의 작용기구 모식도 18
그림 2.3. 플라이애쉬 발생도 19
그림 2.4. 플라이애쉬 콘크리트의 온도변화 곡선 22
그림 2.5. 플라이애쉬 치환에 따른 압축강도 백분율 22
그림 2.6. 플라이애시 콘크리트의 동결융해저항성 23
그림 2.7. 플라이애쉬 치환에 따른 중성화 속도비 23
그림 2.8. 고로슬래그 미분말의 제조 25
그림 2.9. 고로슬래그 미분말 치환 콘크리트의 강도특성 27
그림 2.10. 고로슬래그 치환율과 염소이온 침투 저항성의 비교 예 29
그림 2.12. 슬럼프와 실리카흄 치환율 간의 관계 31
그림 2.13/그림 2.12. 실리카흄 치환율과 압축강도 33
그림 2.14/그림 2.13. 동결융해에 의한 질량 손실율 33
그림 2.15/그림 2.14. 염소이온 침투 저항성 33
그림 3.1. 시멘트 및 광물질 혼화재료의 색상 42
그림 3.2. 시멘트 및 광물질 혼화재료의 X-ray 회절 패턴 43
그림 3.3. 콘크리트 배합시험 및 시편제작 46
그림 3.4. 전위차 촉진시험장치의 개요 48
그림 3.5. 콘크리트의 비저항 측정 개요 49
그림 3.6. 콘크리트의 촉진 동결융해 시험장치 50
그림 3.7. 촉진탄산화 시험 전경 51
그림 3.8. 단열온도 상승시험 장치 52
그림 4.1. 리그닌계 감수제를 사용한 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 56
그림 4.2. 나프탈렌계 감수제를 사용한 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 56
그림 4.3. 준PC계 감수제를 사용한 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 57
그림 4.4. 일반강도 콘크리트 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 57
그림 4.5. 기계타설용 콘크리트 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 57
그림 4.6. 고강도 콘크리트 배합의 고성능감수제 및 공기연행제 사용량 57
그림 4.7. 배합종류별 고성능감수제 첨가율 57
그림 4.8. 고성능감수제 첨가율당 슬럼프 플로우 57
그림 4.9. 배합종류별 공기연행제 첨가율 57
그림 4.10. 리그닌계 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 60
그림 4.11. 나프탈렌계 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 60
그림 4.12. PC계(A) 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 60
그림 4.13. 일반강도 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 60
그림 4.14. 기계타설용 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 61
그림 4.15. 고강도 콘크리트 배합의 압축강도 측정결과 61
그림 4.16. 배합 종류 및 재령별 압축강도 61
그림 4.17. 배합 종류 및 재령별 압축강도 61
그림 4.18. 리그닌계 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 64
그림 4.19. 나프탈렌계 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 64
그림 4.20. 준PC계 감수제를 사용한 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 64
그림 4.21. 일반강도 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 64
그림 4.22. 기계타설용 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 65
그림 4.23. 고강도 콘크리트 배합의 염소이온 확산계수 65
그림 4.24. 고강도 고유동 콘크리트 배합 종류 및 재령별 염소이온 확산계수 65
그림 4.25. 고강도 고유동 콘크리트배합 종류 및 재령별 염소이온 확산계수 65
그림 4.26. 혼화제 종류별 콘크리트의 전기 비저항 특성(OPC100) 67
그림 4.27. 혼화제 종류별 콘크리트의 전기 비저항 특성(SG 50% 치환) 67
그림 4.28. 혼화제 종류별 콘크리트의 전기 비저항 특성(FA 20% 치환) 67
그림 4.29. 혼화제 종류별 콘크리트의 전기 비저항 특성(3성분계) 68
그림 4.30. 기계타설 배합의 광물질혼화재 종류별 전기 비저항 특성 68
그림 4.31. 일반강도 배합의 광물질혼화재 종류별 전기 비저항 특성 68
그림 4.32. 일반강도 콘크리트 배합의 감수제 및 공기연행제 사용량 70
그림 4.33. 일반강도 콘크리트 배합의 슬럼프 및 공기량 70
그림 4.34. 기계타설 콘크리트 배합의 감수제 및 공기연행제 사용량 70
그림 4.35. 기계타설 콘크리트 배합의 슬럼프 및 공기량 70
그림 4.36. 고강도 콘크리트 배합의 감수제 및 공기연행제 사용량 70
그림 4.37. 고강도 콘크리트 배합의 슬럼프 및 공기량 70
그림 4.38. 고강도고유동 콘크리트 배합의 감수제 및 공기연행제 사용량 70
그림 4.39. 고강도고유동 콘크리트 배합의 슬럼프 및 공기량 70
그림 4.40. 일반배합의 재령별 압축강도 72
그림 4.41. 기계타설배합의 재령별 압축강도 72
그림 4.42. 고강도배합의 재령별 압축강도 72
그림 4.43. 고강도ㆍ고유동배합의 재령별 압축강도 72
그림 4.44. 콘크리트 배합의 종류별 탄성계수(재령 28일) 72
그림 4.45. 일반강도 콘크리트 배합의 재령별 염소이온 확산계수 74
그림 4.46. 기계타설 콘크리트 배합의 재령별 염소이온 확산계수 74
그림 4.47. 고강도 콘크리트 배합의 재령별 염소이온 확산계수 74
그림 4.48. 고강도ㆍ고유동 콘크리트 배합의 재령별 염소이온 확산계수 74
그림 5.49. 콘크리트 배합별 상대동탄성계수(120싸이클) 75
그림 4.50. 일반강도 영역 콘크리트 배합의 상대동탄성 계수(300싸이클) 76
그림 4.51. OPC40배합의 싸이클별 외관 상태 76
그림 4.52. SG50_40 배합의 싸이클별 외관 상태 77
그림 4.53. FA20_40 배합의 싸이클별 외관 상태 77
그림 4.54. 삼성분계_40 배합의 싸이클별 외관 상태 77
그림 4.55. 콘크리트 배합별 중성화깊이 측정결과 78
그림 4.56. 콘크리트 배합별 최대 단열온도 상승량 79
그림 4.57. 콘크리트 배합별 온도상승속도 측정결과 79
그림 4.58. 양생조건에 따른 콘크리트 종류별 압축강도 80
그림 4.59. 양생조건에 따른 콘크리트 종별 염소이온확산계수 81
그림 4.60. 배합조건에 따른 콘크리트의 염소이온농도 프로파일 82
그림 4.61. 광물질혼화재를 사용한 콘크리트의 염소이온농도 프로파일 83
그림 5.1. 공기량과 기포간극계수가 콘크리트 내구성 지수에 미치는 영향 87
그림 5.2. 물-시멘트비 및 공기량의 효과(Pinto and Hover, 2001) 87
그림 5.3. 제설제 종류별 상대동탄성계수비 88
그림 5.4. 제설제 종류별 콘크리트 중량손실률 88
그림 5.5. 기계타설 소구조물 콘크리트의 열화 사례 88
그림 5.6. 난간방호벽 시험시공 전경 98
그림 5.7. 난간방호벽 시험시공 상태(재령 28일 경과) 99
그림 6.1. 제설환경 철근콘크리트 구조물의 염해내구성 평가절차 103
그림 6.2. 제설환경 노출등급 104
그림 6.3. 확산계수와 표면염소이온 농도(OPC100) 106
그림 6.4. 확산계수와 표면염소이온농도(SG50) 106
그림 6.5. 피복두께별염소이온농도변화(OPC100) 106
그림 6.6. 피복두께별 염소이온농도변화(SG50) 106
[부록 1] 제설환경 콘크리트 구조물의 염해 내구성 평가 절차 120
표 1. 염해에 의한 열화단계별 정의와 주요 인자 120
표 2. 콘크리트 구조물의 목표 내구수명에 따른 내구등급 121
표 3. 염해에 의한 환경계수, 내구성 감소계수와 안전율의 설정 125
표 4. 염화물 농도 프로파일 예측 모델 특성 비교 128
표 5. 고속국도 제설환경의 노출등급에 따른 표면 염소이온농도 제안값 129
표 6. 제설환경 콘크리트에 사용되는 최대 혼화재 비율(콘크리트 구조기준, 2012) 131
표 7. 지역별 연평균기온(기상청, 1981-2010년 평균값) 132
[부록 2] 고내구성 콘크리트용 광물질 혼화재의 품질 및 관리지침(초안) 136
표 1. 플라이애시 품질기준(KS L 5405) 136
표 2. 알칼리 골재반응 억제를 위한 플라이애시의 품질기준(한국도로공사) 136
표 3. 고로슬래그 미분말 품질기준(KS F 2563) 137
표 4. 실리카퓸 품질기준(KS F 2567) 138
표 5/표 6. 광물질 혼화재의 치환율에 대한 시방 및 지침규정 139
표 6/표 9. 광물질 혼화재의 계량허용오차 범위 142
표 7/표 11. 플라이애시의 시험 및 검사기준 144
표 8/표 12. 고로슬래그 미분말의 시험 및 검사기준 145
표 9/표 13. 실리카퓸의 시험 및 검사기준 146
부그림목차
그림 1. 염해에 의한 철근콘크리트의 열화단계 구분 120
그림 2. 철근부식에 대한 내구수명 모델(Tuutti, 1982) 122
그림 3. 제설환경 철근콘크리트 구조물의 염해내구성 평가절차 124
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