1. 서    론

현대의 콘크리트 기술은 지속가능한 친환경 개발을 바탕으로 고성능, 고강도, 경제성 등을 고려하여 기능의 다양화, 내구성, 품질 안정성 등을 요구하고 있다. 따라서 비교적 최근에 들어와 주목받고 있는 재료가 디스플레이 산업의 전례없는 발전에 힘입어 파생되고 있는 LCD 유리 재료이다(Kim et al. 2017). 정보의 전달과 표시는 디스플레이 장치로부터 가능하게 되었고 이러한 장치의 성능과 효율을 높이기 위한 기술로써 LCD 제품의 시장은 크게 증가하였다(DACOintelligence 2010). 이에 따라 폐 LCD 발생량도 증가하기 시작하여 2015년 200만대 이상, 매년 약 460,000톤에 달한다(Shin et al. 2015). 폐기량은 대부분 매각, 소각, 매립 등을 통해 국가적 차원의 자원 낭비와 다양한 환경오염의 원인이 되고 있다.

LCD 폐유리 중 하나인 LPWG(LCD processing waste glass)의 경우, LCD 제조업체에서 발생하는 폐유리로 제조과정 중 가공 및 결합불량 등의 이유로 발생하게 된다. 제조과정에서 일부 미량의 화학적 가공의 원인으로 유리표면에 ppm 수준의 Cu, Mn, Mo, Fe과 같은 원소가 존재할 수 있다. 이러한 이유로 재용융 시 품질 저하로 재활용에 문제가 발생되며 재활용 되지 못하고 소각 또는 매립하고 있는 실정이다. 한편, 세계적으로 건설재료 분야에서는 LCD 폐유리 성분 중 가 60 % 이상인 점을 주목하여 기존 혼화재인 플라이 애쉬(57 %), 고로슬래그(36 %)보다 높은 실리카 성분으로 콘크리트 내 포졸란 반응의 가능성을 보고하며 기존 혼화재의 대체 및 시멘트 치환 활용방안 연구가 활발하게 지속되고 있다(Caijun et al. 2007; Saraya 2014). 국내에서도 천연모래의 부족과 부순모래 사용의 단점을 보안하고자 LCD 폐유리를 잔골재와 치환하는 연구(Jang et al. 2015; 2016; 2017)도 진행되고 있으나 여전히 건설재료로서의 활용에 대한 연구는 부족한 실정이며, 특히 고강도 및 고성능 콘크리트 제작 시 대체 또는 혼입에 대한 응용적인 연구는 많이 부족한 실정이다. 일반적으로 콘크리트의 강도발현에 있어서 최대의 약점은 결합재인 시멘트페이스트와 골재의 부착성능의 취약이다. 상호계면의 결합력이 가장 취약해지는 부분으로 이것은 콘크리트의 고강도화에 주요한 저해 요인으로 보고 있다(Bache 1981). 콘크리트의 결합재인 시멘트페이스트와 골재의 계면의 결합력을 증강하기 위해서는 그 계면 영역에 존재하는 많은 공극이 다른 재료에 의해 충전되는 것을 고려할 필요가 있다. 본 연구의 경우 지르코늄 실리카퓸, 실리카 플로우 등의 초미립자를 이용하여 계면영역에 존재하는 수산화칼슘과 반응하고 C-S-H 수화물 등이 생성되어 공극을 충당하기 때문에 높은 강도를 발현할 수 있게 되었다. 그러나 시멘트페이스트와 골재와의 부착을 능동적으로 개선하기 위해서는 시멘트페이스트 자체 또는 잔골재 자체의 성능을 개선하는 것이 가장 바람직하다. 특히, 본 연구에서 잔골재로 사용되고 있는 수입산 실리카샌드는 제조 시 비싼 원료비 때문에 경제성을 극복하기 위한 저비용의 양호한 대체재의 개발은 시급하다.

본 연구는 강섬유를 포함하는 100MPa급 초고강도 콘크리트의 계면에서 미세공극 충전 및 포졸란 반응, 고비용의 기존 잔골재로부터의 대체 가능성을 기대하며 기존 실리카샌드 잔골재와 유사한 성분과 물리적 성질을 갖고 있는 LCD 미분말을 10 %, 20 %, 30 %, 40 %로 치환하여 제작 하였다. 실험을 통해 시공성과 강도의 역학적 특성을 평가, 비교하여 초고강도 콘크리트 제조 시 LCD 폐유리의 활용성을 확인하고 치환률에 따른 정량적 평가와 함께 기초자료를 제시하고자 하였다.

2. 실험계획 및 방법

2.1 실험계획

본 연구는 LCD 제품의 제조 및 공정과정에서 발생하는 LCD 폐유리를 활용하여 100 MPa급 이상의 초고강도 콘크리트 제작 시 잔골재를 대체할 경우 성능을 검토하는 것으로서 Table 1은 연구계획을 정리하여 나타낸 것이며, 실험에 사용한 설계강도 150 MPa의 배합표는 Table 2와 같다. 본 연구에서 사용한 배합비의 W/B는 16.6 %이며 목표 슬럼프플로우 750±100 mm와 목표 공기량 2.0 %이하로 설정하였다. Table 2를 이용하여 100 % 실리카샌드를 사용한 콘크리트 시편(Control)을 제작하고 동일조건에서 중량비에 따른 치환율 10, 20, 30, 40 %로 LCD 미분말을 대체한 시편을 제작하였다. 배합은 실험적 접근법에서 LCD 미분말을 대체하였을 경우 잔골재 및 결합재 역할의 가능성에 대한 성능의 비교를 상대적으로 평가하기 위해 사용되었다. 타설 후 24시간 기중양생하고 탈형 후 20±3 °C 온도의 수중양생을 이용하여 28일간 양생하였다. 각 시편의 성능을 확인하기 위해 굳지않은 콘크리트의 슬럼프플로우, 500 mm 도달시간, 공기량을 측정하였으며, 굳은 콘크리트는 초기재령을 고려한 압축강도(3일, 7일, 28일)와 인장강도(3일, 7일, 28일)를 측정하였다. 강도변화를 확인하기 위해 LCD 미분말의 치환율에 따른 콘크리트 내부 계면 부착형상을 SEM으로 촬영하였으며, 내부공극 분포를 측정하기 위해 수은압입법(MIP)을 측정하였다. 각 실험항목에 대해서는 KS 기준에 준하여 수행하였다.

2.2 사용재료

2.2.1 시멘트

시멘트는 국내산 S사의 보통포틀랜드 시멘트를 사용하였고, 그 화학적 성질 및 물리적 성질은 Tables 3과 4와 같다.

2.2.2 잔골재(실리카샌드)와 LCD 미분말

실리카샌드는 골재 자체의 강도가 높고 입경이 작아 내부 미세구조의 충전성 향상 및 강도 증진에 효율적이여서 초고강도 콘크리트 제작을 위해 사용되었다(Park et al. 2005). 실리카샌드의 치환재료인 LCD 미분말은 경북 구미의 I 사에서 공급 받은 재료로써 사용 후 폐기된 제품에서 만들어진 것이 아니라, 가공단계에서 결함 및 파손으로 인한 사용불가 제품(유리 자체의 성능 문제 아님)으로부터 제공되었다. 평균두께 0.4∼1.1 mm로 필름, 중금속 등 기타 성분이 존재하지 않는 순수한 무알칼리 유리를 사용하였다.

2.2.3 고로슬래그 미분말

초고강도 콘크리트의 경우 결합재의 종류가 많아짐에 따라 점성이 증가하여 유동성이 감소하게 된다. 본 연구에서는 시멘트 결합재의 유동성을 향상시키고 콘크리트 타설시 작업성능 저하를 방지하기 위하여 고로슬래그 미분말을 사용하였다. 사용된 고로슬래그 미분말의 화학성분 및 물리적 성능을 Table 5에 나타내었다.

2.2.4 지르코늄 실리카퓸(ZrSF)

80,000∼110,000 cm²/g 정도의 비표면적을 갖고 있으며 일반 마이크로 실리카퓸에 비하여 평균 입경이 2배정도 크기 때문에 유동성 향상에 기여한다. 높은 성분으로 포졸란 반응을 통해 내부 공극의 충전효과와 강도 향상을 목적으로 사용하였으며 Table 6과 같은 성분비를 갖고 있다.

2.2.5 실리카 플로우(S-Sil 10)

초고강도 콘크리트 내부의 계면사이 공극을 충전시켜 계면부착강도를 개선하고 강도향상을 목적으로 사용하였으다. Table 7은 재료의 화학성분비이다.

2.2.6 강섬유

배합특성상 굵은 골재의 부재로 인한 극취성 파괴 발생가능성을 방지하고 강도 및 연성 증가를 위하여 강섬유를 부피비의 2 % 혼입하였다.

2.2.7 고성능 감수제 및 소포제

낮은 W/B로 인한 시공성 저하 및 분체간의 결합을 원활하게 하기 위하여 고성능 감수제를 시멘트의 0.0024 % 사용하였으며 고성능 감수제의 사용으로 인한 콘크리트 내부 기포 발생을 방지하기 위하여 소포제를 사용하였다.

2.3 실험방법

시편의 제작은 버티컬 믹서를 사용하여 혼합된 분체 재료를 10분간 건식비빔 후 배합수와 고성능 감수제를 투입하여 저속 5분, 고속 1분 동안 습식 비빔 후 강섬유를 넣은 후 저속으로 1분 동안 콘크리트 비빔을 하였다. 시편의 제작은 치환율에 관계없이 동일한 환경에서 실시하였으며, 시험체는 KS F 2403에 준하여 원형실린더 몰드(100 × 200 mm)로 제작하였다. 타설 후 24시간 후 몰드를 제거하고 습윤양생 챔버(21±2 °C, 100 % RH)를 이용하여 소요기간까지 양생하였다.

굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 플로우(KS F 2594), 공기량(KS F 2421) 측정은 해당 규정에 준하여 시험하였으며 굳은 콘크리트의 특성은 압축강도(KS F 2405), 쪼갬 인장강도(KS F 2423)의 각 해당 KS규정에 준하여 시험하였다. 강도측정 이후 시편 내부 미세구조의 관찰을 위해 SEM 측정과 MIP 분석을 수행하였다.

3. 실험결과 및 분석

3.1 실리카샌드와 LCD 미분말 특성 비교

실리카샌드의 대체재로서 LCD 미분말의 높은 분말도는 포졸란 반응을 기대할 수 있으며, 실제 입경의 크기는 포졸란 재료의 특성에 있어서 중요한 파라미터로 보고되고 있다(Bache 1981). 실리카샌드의 겉보기 밀도는 1.53, 표준입도(d-0.5) 292.574 , 조립율 1.079이며 LCD 미분말의 겉보기 밀도는 0.86, 표준입도(d-0.5) 7.545 µm, 조립율 0.853이다. LCD 미분말은 1 µm 이하의 초미세분말을 포함하고 있으며 최소입경 10 %의 평균은 1.201 µm이며 실리카샌드와 LCD 미분말의 평균입경에 대한 분포는 Figs. 1, 2와 같다. Tables 8과 9에 조립율 및 밀도측정 시험 결과를 나타내었고 Fig. 3은 실리카샌드와 LCD 미분말의 입도분포곡선이다. Fig. 4는 실리카샌드와 LCD미분말의 SEM 이미지이며 같은 100 배율에서 촬영하였다. 동일 스케일에서 각 입자의 크기와 입형이 비교 가능하다. LCD 미분말은 실리카샌드보다 입경이 작으며 확실히 표면이 매끄럽고 가장자리가 거칠게 보여진다. LCD 미분말의 화학적 특징은 (60.1 %), (16.1 %)로 가장 기본적인 성분으로 나타났다. 이러한 특성은 수분이 존재하는 경우 수산화칼슘과 반응하여 수경성의 실리케이트 또는 알루미늄 실리케이트 재료로 사용가능하다. Table 10은 사용재료의 화학성분을 비교하여 정리하였다.

3.2 굳지 않은 콘크리트 특성

3.2.1 슬럼프 플로우 및 500 mm 도달시간

잔골재로 사용된 LCD 미분말의 조립율이 낮아지면서 치환율에 따른 유동성 저하가 나타났다. 슬럼프 플로우는 치환량이 증가할수록 감소하고 500 mm 도달시간이 증가하는 경향이 나타났다. Fig. 5에 LCD 미분말 치환율에 따른 슬럼프 플로우 및 500 mm 도달시간을 측정하여 나타내었다.

실리카샌드만을 사용한 Plain의 슬럼프 플로우는 목표 슬럼프 플로우 750±100에서 가장 큰 830 mm를 나타내었다. LCD 미분말 치환율 40 %를 제외한 모든 치환율에서 Plain보다 낮은 슬럼프 플로우가 측정되었지만 목표 슬럼프 플로우 750±100을 만족하는 결과를 나타냈다. LCD 미분말의 치환율이 증가할수록 슬럼프 플로우는 감소하는 경향을 나타냈으며, 500 mm 도달시간은 증가하여 지연되는 것으로 나타났다. 이는 조립율이 낮아질수록 골재의 부착계면에서 LCD 미분말의 입형이 줄어들어 비표면적이 증가되면서 슬럼프 플로우가 감소되는 것으로 판단된다. 또한 입형의 차이에 따라서 실리카샌드의 모가 없는 둥근 모양이 LCD 미분말의 날카롭고 거친 모양보다 유동성 측면에서 유리한 것으로 나타났다. 전체적으로 분말도가 높아짐에 따라 치환량 증가로 인한 응집의 발생, 비표면적과 점성의 증가로 인해 유동성 감소가 발생하는 것으로 판단된다.

3.2.2 공기량

각 시편별 공기량을 측정하여 평균값을 Fig. 6에 나타내었다. Plain 시편의 공기량은 목표 공기량 2.0 % 이하를 만족하는 1.9 %을 나타내었다. 치환율 10 %와 20 %의 경우도 각각 1.8 %와 2 %의 공기량이 측정되어 목표 공기량을 만족하였고 특히 치환율 10 %는 Plain 보다도 낮은 공기량을 나타내었다. 하지만 치환율 30 %와 40 %에서는 소포제를 사용함에도 불구하고 목표 공기량인 2 %를 초과하는 결과가 측정되었으며 치환율 40 %에서는 가장 높은 2.6 %의 공기량이 측정되었다. 이와 같은 현상은 슬럼플 플로우의 결과와 마찬가지로 미분말 혼입량 증가에 따른 점성의 증가와 관계가 있다. 보고에 따르면 PC계 AE제를 사용한 고강도 콘크리트의 유리미분말(입경 크기 30 µm 이하)을 10 %씩 50 %까지 치환한 결과, 공기 함량은 각 0 %, 10.52 %, 7.89 %, 10.53 %, 23.68 % 증가하는 것으로 나타났다(Soliman et al. 2016). LCD 미분말의 높은 분말도와 비흡수성, 입형에 따른 마찰 등은 사용 시 시공성을 저하 시킬 수 있다. 따라서 적량의 AE제는 LCD 미분말의 시공성 및 내구성 확보를 위해 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

3.3 경화 콘크리트 특성

3.3.1 압축강도

Fig. 7에 치환율별 재령에 따른 평균압축강도를 나타내었다. 초기재령 3일에서의 100 % 실리카샌드를 사용한 Plain은 76.29 MPa로 나타났으며, 전체적으로 75.4 MPa∼78.16 MPa 분포를 보였다. 가장 큰 강도가 나타난 시편은 치환률 10 %이고 가장 낮은 강도는 치환율 40 %에서 나타났다. 재령 7일에서도 강도의 크기에 따른 순서는 동일하다. 7일까지의 강도는 치환률 40 %를 제외한 모든 시편에서 Plain보다 높은 강도를 나타냈으나, 재령 28일이 되어서 강도 크기가 바뀌었다. Plain이 치환률 20 %, 30 %를 초과하는 강도를 나타냈으며 28일 이후 재령 56일 이후에는 Plain이 가장 높은 강도를 나타내었다. 재령 56일의 강도는 Plain이 142.37 MPa로 가장 컸으며 다음으로 치환율이 높은 순서대로 강도 저하가 발생하였고 강도감소의 크기는 각각 2.12 MPa, 6.96 MPa, 9.69 MPa, 11.64 MPa로 나타났다. 강도감소 크기가 전체 강도에 비하면 1.51 %에서 8.9 % 정도로 수치상으로 크지 않으나 평균압축강도로부터 성능감소는 확연히 발생하는 것을 확인하였다. Fig. 8은 각 시편의 강도차이를 고려하지 않고 재령에서의 강도의 활성도를 비교하기 위해 각 재령의 평균압축강도를 기준 재령인 56일 평균압축강도로 나누어 무차원으로 정규화 하였다. 이를 콘크리트 구조기준의 시간에 따른 강도발현식 와 비교하였을 때 전체적으로 양호한 강도발현 양상을 나타냈다. 초기재령 3일에 Plain을 포함한 모든 시편의 활성도는 50 %를 초과하였고 치환률이 높은 30 %와 40 %의 강도발현이 각각 58.24 %, 57.68 %로 높게 나타났다. 이러한 현상은 실리카샌드와 LCD 미분말의 성분차이에 의한 영향으로 실리카샌드에 비해 상대적으로 많은 16.1 %의 와 7.3 %의 성분이 7일 초기재령을 포함하여 28일까지 수화속도와 강도발현에 영향을 준 것으로 판단된다(Park et al. 2005; Prinya Chindaprasirt et al. 2005). 재령 28일부터 강도발현 양상은 다소 둔화되어 콘크리트구조기준의 시간에 따른 강도발현식과 수렴하기 시작하여 재령 56일에 이르러 일치하였다.

Fig. 7에서 재령 56일의 평균압축강도 역전현상과 치환률이 증가할수록 Plain보다 강도가 감소하는 이유는 상술한 강도발현 현상과 맥락을 같이 한다. 즉, 실리카샌드를 대체한 LCD 미분말이 초기재령 시 일부 수화반응과 포졸란반응에 참여하여 초기 강도발현에 양호한 영향을 주었지만, 장기적으로는 잔골재로서 역할을 충분히 수행하지 못한 것으로 판단된다. 결정질의 안정화된 재료이나 높은 분말도로 분채화 된 일부 LCD 미분말의 Ca 성분이 결합재 중 실리카질의 Si와 반응하여 C-S-H 수화물로 생성되어 잔골재와 같이 높은 강도를 부담하지 못하고 결과적으로 콘크리트 압축강도의 저하를 나타낸 것으로 판단된다.

3.3.2 쪼갬인장강도

Fig. 9는 Plain과 LCD 미분말 치환율에 따른 재령별 쪼갬인장강도 결과를 보여준다. 강섬유의 혼입으로 전체적인 쪼갬인장강도는 양호하게 나타났으며 강도발현의 경향 역시 압축강도 결과에서 관찰되는 것과 유사하다. 다만 재령이 경과되면서 압축강도가 증가함에 따라 인장강도 또한 증가하지만, 그 크기가 전체 쪼갬인장강도에 비해 미비하고 치환량이 늘어날수록 강도발현의 효과는 작아진다. 초기재령 3일, 7일에서 실리카샌드를 사용한 Plain의 쪼갬인장강도는 각각 15.95 MPa, 21.61 MPa로 나타났으며, LCD 미분말 치환율 30 %, 40 %를 제외한 10 %, 20 %의 치환율이 1 MPa 미만의 작은 강도차이로 높게 나타났다. 재령 28일 이후부터는 LCD를 치환한 모든 시편의 쪼갬인장강도가 Plain보다 낮게 나타났다. 56일 재령의 치환율 10 % 증가에 따른 각각의 쪼갬인장강도는 27.53 MPa, 26.84 MPa, 25.61 MPa, 24.74 MPa이며 Plain 시편이 28.17 MPa로 가장 높게 나타났다. 평균압축강도에 대한 쪼갬인장강도의 비율은 전체 약 20 % 정도로 나타났으며 이에 대한 결과를 Fig. 10에 나타내었다. 실선으로 나타나는 Plain의 강도비를 기준으로 LCD 치환률별 쪼갬인장강도의 크기는 압축강도가 증가할수록 강도발현의 성능이 저하되는 것으로 나타났다. 평균압축강도가 100 MPa 이상이 될수록 그 성능의 저하는 뚜렷하게 나타나며 이러한 결과는 압축강도의 저하 현상과 동일한 원인으로 판단된다.

3.3.3 LCD 미분말의 치환율별 미세구조와 공극변화

Fig. 11은 초기재령 3일의 실리카샌드를 사용한 Plain과 LCD 미분말 치환율 10 %의 파괴단면에서 미세구조 형상을 SEM으로 촬영하여 나타낸 것이다. 초기재령 3일 후 파괴된 콘크리트의 SEM 이미지에서는 본격적으로 생성된 수화물과 시멘트페이스트 사이로 실리카샌드 및 LCD 미분말의 상태가 존재하는 것을 보여준다. Fig. 11에 따르면 (a) 실리카샌드의 계면주위에는 재료의 부착이 밀실하지 못한 듯 잔골재와 C-S-H 상 사이에 ITZ(Interfacial Transition Zone)가 보이는 것과 달리 (b) LCD 미분말의 계면주위는 주변 수화물과 미세한 틈 없이 상대적으로 양호한 부착상태를 확인할 수 있었다.

콘크리트의 내부공극분포를 확인하기 위해 수은압입법(MIP)시험을 통한 재령 28일 공극분포곡선을 Fig. 12에 나타내었다. 10∼30 nm구간의 겔공극을 포함하는 중간크기 모세공극 범위에서 LCD 미분말이 치환된 시편의 공극분포가 Plain보다 더 작은 모세공극크기 범위로 전이되었다. 이러한 현상은 상대적으로 큰 모세공극크기 범위에서 LCD 미분말의 충전과 함께 포졸란의 2차 수화물 생성에 기인하여 상대적으로 큰 모세공극(Large capillary porosity) 구조를 채우거나 분할함으로써 연결된 공극에서 닫힌 공극으로 전이된 것이라 판단된다(Chindaprasirt et al. 2005). 미세한 차이지만 치환률이 증가함에 따라 더 작은 공극 사이즈로 전이 되었다. 그러나 미세공극 구조에서 이와 같은 변화에도 불구하고 재령 28일 평균압축강도가 치환률이 증가할수록 감소되는 이유는 시멘트페이스트와 잔골재사이에서 발생하는 공극양의 차이로 판단된다. ITZ 영역에 존재하는 공극의 평균크기는 직경 50∼200의 범위로 Fig. 12에서 이 구간의 공극량은 치환률이 증가할수록 큰 결과를 나타내고 있다. 각 시편별 공극량의 변화를 Table 12에 정리하였다. 이 구간의 공극량 증가 원인으로는 LCD 미분말 치환률 증가에 의한 점성증가, 공기량 증가, 잔골재로 치환된 LCD 미분말의 포졸란반응 등을 생각할 수 있으며 콘크리트 강도발현에 주요한 부정적인 요인으로 판단된다(Shi et al. 2005).

4. 결    론

본 연구에서는 150 MPa급 초고강도 콘크리트의 잔골재(실리카샌드)를 산업폐기물인 LCD 미분말로 치환하여 사용가능성, 시공성, 재령별 역학적 특성을 확인하였으며 다음과 같은 실험적 결론을 도출하였다.

1)LCD 미분말 치환률 30 %까지는 목표 슬럼프 플로우인 750±100 mm를 만족하였으나 Plain의 슬럼프 플로우 830 mm보다 모두 작게 나타났고 치환률 40 %에서는 목표 슬럼프 플로우에 도달하지 못하였다. 500 mm 도달시간에서 치환률 10 %가 Plain보다 빠른 결과를 보였으나 이후 치환률이 증가할수록 Plain보다 늦게 도달하는 것으로 나타났다.

2)치환률 20 %까지 공기량은 목표 공기량 2.0%을 만족하였으며 치환률 10 %에서 가장 낮은 공기량 1.8 %를 나타내었다. 치환률 30 % 이상 시 목표 공기량을 초과하였으며 40 % 치환률에서 2.6 %로 가장 크게 나타났다. 실리카샌드에 비해 입경이 작은 LCD 미분말의 높은 분말도와 입형에 의한 시공성 저하를 방지하고, 소요성능을 확보하기 위한 혼화제의 사용이 고려되어야 한다.

3)평균압축강도는 초기재령인 3일, 7일에서 LCD 미분말 치환률 20 %까지 Plain보다 높은 압축강도를 나타냈으며 치환률 10 %가 78.16 MPa로 가장 높게 나타났다. 재령 28일부터 Plain 강도가 치환률 20 %의 강도를 역전하고 재령 56일 강도는 가장 높은 142.37 MPa을 나타냈으며 LCD 미분말 치환률이 증가할수록 강도는 낮게 나타났다. LCD 미분말에 존재하는 및 성분과 초미립분의 영향으로 초기재령에서 강도발현이 Plain보다 높았으며 이러한 결과는 재령 56일 강도발현에서 잔골재의 부재와 작은 조립율로 이어져 다소 낮은 강도를 나타냈다.

4)쪼갬인장강도는 치환률이 증가하고 재령이 증가할수록 Plain보다 낮은 강도를 나타냈으며 재령이 지나 압축강도 100 MPa을 초과하면 증가되는 인장강도발현 성능이 저하된다. 치환률별 쪼갬인장강도의 크기차이는 1 MPa 이하로 큰 차이가 없으며 혼입된 강섬유의 영향으로 평균압축강도에 대한 쪼갬인장강도의 비율은 시편에 상관없이 약 20 % 수준으로 양호하였다.

5)SEM 이미지를 통해 초기재령 3일의 강도 차이는 실리카샌드의 ITZ 존재와 달리 LCD 미분말의 밀실한 수화반응의 영향으로 확인되었다. 재령 28일 공극분포측정(MIP) 결과로부터 LCD 미분말 포졸란 반응에 의해 발생된 수화생성물이 모세공극을 분할과 충전하여 공극크기가 더 작은 범위로 전이되는 것을 확인하였다. 그러나 치환률이 증가할수록 높아진 공기량과 점성 등에 의해 더 큰 공극크기 영역인 ITZ에 존재하는 공극량이 크게 증가하였고 콘크리트 강도발현에 주요한 부정적인 요인으로 작용되었다.

6)결합재와 잔골재 사이의 공극(ITZ)을 메워주고 미세공극을 채워주는 충전효과로 인하여 높은 내구성과 강도향상을 목적으로 실리카샌드를 치환하였으나 LCD 미분말의 너무 낮은 조립율과 미세분체의 수화반응, 분체에 의한 점성 증가와 같은 문제로 강도증진에 큰 성능개선을 도출하지 못하였다. 향후 잔골재 대체재로서의 적정입경과 필러재로서의 역할 등을 고려한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.