์คํ์ญ
(Hyun-Sub Yoon)
1iD
์๊ทผํ
(Keun-Hyeok Yang)
2โ iD
๊น๋๋ฒ
( Do-Bum Kim)
3
์ด๋์ญ
( Dong-Seop Lee)
4
-
๊ฒฝ๊ธฐ๋ํ๊ต ์ค๋งํธ์ํฐ๊ณตํ๋ถ ๊ฑด์ถ๊ณตํ์ ๊ณต ์ฐ๊ตฌ๊ต์
(Research Professor, Department of Architectural Engineering, Kyonggi University, Suwon
16227, Rep. of Korea)
-
๊ฒฝ๊ธฐ๋ํ๊ต ์ค๋งํธ์ํฐ๊ณตํ๋ถ ๊ฑด์ถ๊ณตํ์ ๊ณต ๊ต์
(Professor, Department of Architectural Engineering, Kyonggi University, Suwon 16227,
Rep. of Korea)
-
N.I์คํธ R&D์ค ์ค์ฅ
(Chief, R&D Center, N.I Steel, Seoul 07015, Rep. of Korea)
-
ํฌ์ค์ฝ ๊ตฌ์กฐ์ฐ๊ตฌ๊ทธ๋ฃน ์ฒ ๊ฐ์๋ฃจ์
์ฐ๊ตฌ์ ์์์ฐ๊ตฌ์
(Senior Principal Researcher, Steel Solution Research Lab, POSCO Steel Structure Research
Group, Incheon 21985, Rep. of Korea)
Copyright ยฉ Korea Concrete Institute(KCI)
ํค์๋
ํ๋ก๋์ผ์ฌ๋๊ทธ, ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ, ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ, ๋ฐํฌ ํ์ผ, ์์์จ๋
Key words
ferronickel slag, aerated concrete, high-flow filler, deque pile, curing temperature
1. ์ ๋ก
ํ๋ก๋์ผ์ ์ฒ ๊ณผ ๋์ผ์ ํผํฉ๋ฌผ๋ก์ ์คํ
์ธ๋ ์ค๊ฐ ๋ฐ ํน์๊ฐ์ ์ ์กฐํ๊ธฐ ์ํ ๋์ผ์ ์์ฌ๋ฃ์ด๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ค ์์ํ ๋์ผ(nickel)์ ํจ๋์ ์ฝ 20
% ์์ค์ผ๋ก, ์์ ๋์ผ์ ํ๋ํ๊ธฐ ์ํ ์ ๋ จ์ ๊ณผ์ ์์ ๋น๊ต์ ๋ง์ ์์ ์ฐ์
๋ถ์ฐ๋ฌผ์ธ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ(ferronickel slag)๊ฐ ๋ฐ์๋๋ค(Jo et al. 2019). ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์ฃผ์ฑ๋ถ์ SiO2์ MgO ๋ฑ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ฉฐ, ์๋ถ๊ณผ์ ์ ์ด์ ํ๋ฉด์ ๋ถํฌ์์ธต์ด ํ์ฑ๋๋ ํน์ง์ ๊ฐ์ง์ ๋ฐ๋ผ ์ฃผ๋ก ์ฑํ ์ฌ, ๋
ธ๋ฐ์ฌ๋ ๋์
์ฉ ๋น๋ฃ ๋ฑ์ผ๋ก ์ฌํ์ฉ๋์ด์ง๊ณ
์๋ค(Kim et al. 2018). ๊ตญ๋ด๋ฅผ ํฌํจํ ์ผ๋ถ ๊ตญ๊ฐ์์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ฉ ๊ณจ์ฌ๋ก์ ์ ์ฉํ ์ ์๋๋ก ๊ท์ ์ด ํ์ฉ๋๊ณ ์์ง๋ง(KS F 2527 2022), ์ผ๋ถ ์ฐ๊ตฌ์๋ค๋ก ํ์ฌ๊ธ MgO ์ฑ๋ถ์ผ๋ก ์ธํด ํฝ์ฐฝ์ ์ฐ๋ ค๊ฐ ์๋ค๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์ ๊ธฐ๋ ๋ฐ ์๋ค(Kim and Ann 2019). ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๊ตญ๋ด์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฐ๊ฐ ์ฝ 180๋ง ํค ์์ค์ด ๋ฐ์๋๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์ ๋ฐ ์์ค๋ง์ด ์ฌํ์ฉ๋๋ฉฐ ๋๋จธ์ง๋ ์ ์ฒ ์ ๋ด ์ผ์ ์ฅ์ ๋งค๋ฆฝ ๋ฐ ๋ณด๊ด๋๋
์ค์ ์ด๋ค(Yoon and Kwoun 2022). ๋๋ถ์ด ์ด๋ค ์์ ์ฝ 10 %๋ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ๋งค๋ฆฝ ๋ฐ ๋ณด๊ดํ๊ธฐ ์ํด ๋ถ์ํ๋ ๊ณผ์ ์์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฏธ๋ถ์ผ๋ก์ ๋๋ ทํ ์ฌํ์ฉ์ฒ๋ฅผ ์ฐพ์ง ๋ชปํด ๋๋ถ๋ถ ํ๊ธฐ๋๊ณ
์๋ ์ค์ ์ด๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ฒ ๊ด๊ด๋ จ ๊ธฐ์
๊ณผ ์ผ๋ถ ์ฐ๊ตฌ๊ธฐ๊ด์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฐ์
์์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ์ ํ์ฉํ๊ธฐ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ ์งํ๋๊ณ
์์ผ๋, ํ์ฅ ์ ์ฉ ์ฌ๋ก๊ฐ ์ข
์ข
๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๊ณจ์ฌ ํ์ฉ์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ฏธ๋ถ์ ํ์ฉํ ์ค์ฉํ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ๋ก๋ ๋งค์ฐ ๋ฏธ๋ฏธํ ์ํฉ์ด๋ค(Choi and Choi 2015; Huang et al. 2017; Rahman et al. 2017; Saha and Sarker 2017).
Park (2017)์ ๋น์ฒ ๊ธ์์ธ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ๊ฒฝ์ฐ ์๋ถ๊ณผ ์ ์ด์ ํ๋ฉด์ ๋ถํฌ์์ธต์ด ํ์ฑ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ฉ ํผํ์ฌ๋ก์์ ์ฌ์ฉ์ ๋ฐ์์ฑ์ ์ ์ฝ์ด ์์์ ์ง์ ํ ๋ฐ
์๋ค. Kim and Ann (2019) ๋ํ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ํผ์
์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ํ์ง์ฐ๊ณผ ํจ๊ป ๊ฐ๋๋ฐํ ์ ํ์ ์์ด ๋ถ๋ฆฌํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด๊ณ ํ ๋ฐ ์๋ค. ํ์ง๋ง ๋ถ์๋ฐ์
์ด์ฉํ ๊ธฐ๊ณ์ ์ฐ๋ง๋ฅผ ํตํด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํ๋ฉด์ ์๊ทน ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฌผ๊ณผ์ ๋ฐ์์ฑ์ด ํ์ฑํ๋๋ ๋ฉ์นด๋
ธ์ผ๋ฏธ์ปฌ(mechanochemical) ๋ฐ์์ ์ํด
์ํ๋ฐ์์ฑ์ด ๊ฐ์ ๋ ์ ์์ผ๋ฉฐ(Park et al. 2013; Sereenen 2013), ์ด๊ธฐ ์ํ์ด์ด ๋ฎ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฑด์กฐ์์ถ ์ ๊ฐ์ ์ ๋ฆฌํ ์ฅ์ ์ด ์ ์๋ ๋ฐ ์๋ค(Yang et al. 2014). ๋๋ถ์ด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์์ ๋์ ๋ถ๋ง๋์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ํผํฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ดํ์ฑ๊ณผ ํจ๊ป ์ผ์์ด์จ ์นจํฌ ์ ํญ์ฑ ๋ํ ๊ฐ์ ๋ ์ ์๋ค(Huang et al. 2017; Park 2017; Rahman et al. 2017).
ํนํ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํจ์ ๋ ๋ค๋์ MgO ์ฑ๋ถ์ ์ด์ฐํํ์(CO2)๋ฅผ ๊ณ ์ ํ ํ ์ ์๋ ์์ด CaO์ ๋นํด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ง์ ํ์์ ๊ฐ์ด ์ด์ํ๋๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฐ์
์์ ํ์์ค๋ฆฝ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ธฐ์ ๋ก์ ๊ธ์ ์ ์ผ ์ ์๋ค(Song et al. 2014).
ํํธ, Yoon et al. (2022)์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ํ์ฉ ๊ฐ์น ํฅ์์ ์ํ ์ฐ๊ตฌ์ ์ผํ์ผ๋ก, ๋ฐํฌ ํ์ผ(deque pile)์ ์ด์ฉํ ์ฃผ์ด์ ํ๋ง์ด ๋ฒฝ์ฒด ๊ณต๋ฒ์์
์ง์ค ๊ตด์ฐฉ๋ถ๋ฅผ ํ์ฑํ๋ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ๋ก์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผ์
ํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ฉ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํ๊ฐํ ๋ฐ ์๋ค. ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ๋ ์ฃผ๋ก ์ง๋ฐํจ๋ชฐ์ ์๋ฐฉํ๊ธฐ
์ํ ์ง๋ฐ๊ฐ๋ ๋๋ ๋ณต๊ตฌ๋ฅผ ์ํด ํ์ฉ๋๋ฉฐ, ์๊ธฐ์ํ์ฑ๊ณผ ์๊ธฐ๋ค์ง์ฑ ๋ฐ ์ ๋์ฑ๊ณผ ๊ฐ๋ ์กฐ์ ์ด ์ฉ์ดํ ์ฅ์ ์ด ์๋ค(Lee et al. 2018). ๊ตญ๋ด์์๋ ์ง๋ฐ ๋ณต๊ตฌ์ ๊ณผ์ ์์ ํ์ํ ์ฌ๊ตด์ฐฉ ๋ฑ์ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ, ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์ ์ ํ ๊ฐ๋๋ฐํ ์์ค์ด ์ฌ๋ น 28์ผ ๊ธฐ์ค 0.7~1.5 MPa๋ก
์ ์๋๊ณ ์๋ค(Won and Lee 2001; Kong et al. 2010). Yoon et al. (2022)์ ์ฃผ์ด์ ํ๋ง์ด ๋ฒฝ์ฒด๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๊ธฐ ์ํ ์ ํ ๊ฐ์ด๋๋ก์ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ์ฑ์์ฌ๋ฅผ ํ์ฉํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฒ๊ณต๋ถ ํ ์ฌ์ ์ ์
๊ณผ ํ์ผ(pile)์ ์์ ์ฑ
ํ๋ณด๋ฅผ ์ํด 3 MPa ์ด์์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์๊ตฌ๋จ์ ์ ์ํ์๋ค. ํ์ง๋ง, ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ์ ์ ํผ์
๋์ ์ ์์
์ฃผ์ด์ ํ๋ง์ด ๋ฒฝ์ฒด์ ์๊ณตํ๊ฒฝ(ํนํ๊ธฐ, ํ์ค๊ธฐ, ํน์๊ธฐ)์ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์ญํ์ ๋ฐ ์ํ ํน์ฑ์ ํ๊ฐ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง ํ์๊ฐ ์๋ค.
์ด ์ฐ๊ตฌ์ ๋ชฉ์ ์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ์นํ๋น์จ๊ณผ ํจ๊ป ์์์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋ ๋ฐ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ์ญํ์
ํน์ฑ๊ณผ ๊ณต๊ทน ๋ฐ ์ํ ํน์ฑ์ ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ์นํ๋น์จ์ ์ ์ฒด ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ง๋์ 0 %์์ 50 %๊น์ง ๋ณํํ์์ผ๋ฉฐ,
์์ ์จ๋๋ 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC๋ก ๋ณํํ์๋ค. ์จ๋๋ฅผ ๋ฌ๋ฆฌํ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ฌ๋ น 7์ผ, 28์ผ, 56์ผ ๋ฐ 91์ผ์์
๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋์ ์์ถ๊ฐ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ณต๊ทน๋ถํฌ๋ ์ฌ๋ น 28์ผ์์ ํ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ์ํ๋ฌผ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ น 56์ผ์ด ๊ฒฝ๊ณผํ ์๋ฃ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ
X-์ ํ์ ๋ถ์(x-ray diffraction, XRD) ๋ฐ ์ด๋ถ์(thermogravimetric analysis)์ ํตํด ํ๊ฐํ์๋ค.
2. ์คํ ๊ฐ์
2.1 ์ฌ๋ฃ
๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ๋ฐฐํฉ์ ์ฌ์ฉ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ(ferro nickel slag) ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ ๋ฐ ํํ์ ์กฐ์ฑ์ Table 1์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋น๊ต๋ฅผ ์ํด ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ ์ ํจ๊ป ์ฌ์ฉ๋ ๊ณ ๋ก์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง(ground granulated blast furnace slag,
GGBS)์ ํน์ฑ์ ๋์ผํ ํ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ๋ฐ๋๋ 3.09 g/cm3์ผ๋ก, 2.94 g/cm3์ ๋ฐ๋๋ฅผ ๊ฐ๋ GGBS์ ๋นํด ์ฝ๊ฐ ๋๋ค. Fig. 1์ ์
๋๋ถํฌ ๊ณก์ ์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์
๊ฒฝ์ ๋๋ถ๋ถ์ด 0.1~40 ยตm ๋ฒ์์ ์๋ ํน์ง์ ๊ฐ๋๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์
๋นํ๋ฉด์ ์ ์
๊ฒฝ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ 5~100 ยตm ๋ฒ์์ ์๋ GGBS์ ๋นํด ์ฝ 4๋ฐฐ ๋๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํํ์ ์กฐ์ฑ์ SiO2์ ํจ๋์ด 48.8 %๋ก ๋๋ถ๋ถ์ ์ฐจ์งํ๋ฉฐ, MgO ๋ฐ Fe2O3์ ํจ๋์ด ๊ฐ๊ฐ 30.6 % ๋ฐ 13.7 %์ด์๋ค. GGBS์ ํํ์ ์กฐ์ฑ์ ๊ฒฝ์ฐ CaO ๋ฐ SiO2์ ํจ๋์ด ๊ฐ๊ฐ 43.9 % ๋ฐ 33.5 %๋ก ๊ฐ์ฅ ๋์ผ๋ฉฐ, Al2O3๋ 15.2 %์ ํจ๋์ ๊ฐ๋๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ GGBS์ XRD ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Fig. 2์ ๊ฐ๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ XRD ํจํด์์๋ entasite(MgSiO3), forsterite(Mg2SiO4), albite[Na(Si3Al)O8]์ ํผํฌ๋ฅผ ํ์ธํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, GGBS์ ๊ฒฝ์ฐ ์์(quartz) ๋ฐ ํ์ฐ์นผ์(calcite)์ ํผํฌ๋ฅผ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๊ฐ ์ฌ๋ฃ์ ์ธ๊ด ๋ฐ ์ ์์ฃผ์ฌํ๋ฏธ๊ฒฝ(scanning
electron microscopy, SEM) ์ดฌ์ ์ด๋ฏธ์ง๋ Fig. 3์ ๋ํ๋ด์๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฐ GGBS๋ฅผ ์ ์ธํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฒฐํฉ์ฌ๋ก์๋ ๋ฐ๋ 3.15 g/cm3์ ๋ณดํตํฌํ๋๋์๋ฉํธ(ordinary portland cement, OPC)๊ฐ ์ด์ฉ๋์๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์ ์ํ ๊ธฐํฌ์ ๋ก์๋ ์๊ฐ์ ์์์ ๊ฐ์๋ถํดํ
๋จ๋ฐฑ์ง ์ข
๋ฅ์ ๋๋ฌผ์ฑ ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ด์ฉ๋์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐ๋๋ 1.06 g/cm3์ด๋ค.
Fig. 1 Particle size distribution of ferronickel slag and ground granulated blast-furnace slag (GGBS)
Fig. 2 X-ray diffraction patterns of ferronickel slag and ground granulated blast-furnace slag (GGBS)
Fig. 3 Typical images of ferronickel slag and ground granulated blast-furnace slag (GGBS)
Table 1 Physical properties and chemical compositions of ferronickel slag and ground granulated blast-furnace slag (GGBS)
Materials
|
Physical properties
|
Chemical composition (wt. %)
|
Density (g/cm3)
|
Fineness (cm2/g)
|
SiO2
|
Al2O3
|
CaO
|
Fe2O3
|
MgO
|
SO3
|
TiO2
|
Na2O
|
K2O
|
Ferronickel slag
|
3.09
|
15,890
|
48.8
|
2.8
|
1.1
|
13.7
|
30.6
|
0.1
|
0.06
|
-
|
0.04
|
GGBS
|
2.94
|
4,355
|
33.5
|
15.2
|
43.9
|
0.5
|
2.6
|
2.5
|
0.6
|
0.2
|
0.6
|
2.2 ์คํ ๋ฐ ์ธก์
ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ํน์ฑ ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํ ๋ฐฐํฉ์์ธ๋ Table 2์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ ์ ์ฒด ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ง๋ ๋๋น 0 %, 10 %, 20 %, 30 % ๋ฐ 50 %๋ก ๋ณํํ์๋ค.
๊ฒฐํฉ์ฌ๋ก์ OPC๋ง์ ์ฌ์ฉํ Plain ๋ฐฐํฉ์ ์ ์ธํ ๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋๋ฐํ ์์ ์ฑ ํ๋ณด ์ธก๋ฉด์์ GGBS์ ์นํ์จ์ 10 %๋ก
๊ณ ์ ํ์๋ค(Park et al. 2018). ์ด์ ๋ฐ๋ผ Table 2์ ์ํ์ฒด๋ช
์์ F10 ์ํ์ฒด๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๊ฐ ์ ์ฒด ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ง๋์ 10 %, GGBS๊ฐ 10 % ์นํ๋ ๋ฐฐํฉ์ ์๋ฏธํ๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋จ์๊ฒฐํฉ์ฌ๋
๋ฐ ๋ฌผ-๊ฒฐํฉ์ฌ๋น(water to binder ratio, W/B)๋ ๊ฐ๊ฐ 800 kg/m3๊ณผ 0.35๋ก ๊ณ ์ ํ์๋ค. ๊ธฐํฌ์ฒจ๊ฐ์จ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ์ฒด ๋ถํผ์ 45 %๋ก ํ์๋ค. ๋๋ถ์ด ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ Table 2์ ๋ฐฐํฉ์์ธ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ํ๊ฒฝ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ๋ณํ๋ฅผ ํ๊ฐํ๊ธฐ ์ํด, ์์ ์จ๋๋ฅผ 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์ผ๋ก ๋ณํํ์๋ค.
๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฐํฉ์ฌ๋ฅผ 70 L ์ฉ๋์ ๋ฐฐํฉ์ฉ๊ธฐ์ ํฌ์
ํ ํ 1๋ถ ๋์ ๊ฑด๋น๋น์ ์ค์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐฐํฉ์๋ฅผ ํฌ์
ํ ํ 3๋ถ ์ด์ ์ถฉ๋ถํ ํผํฉํ์ฌ
ํ์ด์คํธ๋ฅผ ์์ฑํ์๋ค. ์ดํ 3 % ์ง๋๋น๋ก ๋ฌผ์ ํฌ์๋ ๋๋ฌผ ๊ธฐํฌ์ ๋ฅผ ์์ถ๊ณต๊ธฐ ๋ฐ์๊ธฐ์ ํฌ๊ณผ์์ผ ๊ธฐํฌ๊ตฐ์ ์์ฑํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํ์ด์คํธ๊ฐ ๋ด๊ธด ๋ฐฐํฉ์ฉ๊ธฐ์
ํฌ์
๏ฝฅํผํฉํ์ฌ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค. ์ ์์ด ์๋ฃ๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ํ์ฒด๋ ์ฌ๋ น 3์ผ๊น์ง ํญ์จ๏ฝฅํญ์ตํ๊ฒฝ(์ต๋ 60ยฑ5 %, ์จ๋ 20ยฑ1 ยฐC)์์
์์์ ์ค์ํ ํ ํํํ์ฌ ๊ฐ๊ฐ ๋์ผํ ์ต๋๋ฅผ ๊ฐ๋ 4 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC ํ๊ฒฝ์ผ๋ก ๋ถ์ฐ์์ผ ์ฌ๋ น 91์ผ๊น์ง ์์ํ์๋ค.
ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ํน์ฑํ๊ฐ๋ฅผ ์ํ ์ธก์ ํญ๋ชฉ์ ์นจํ๊น์ด, ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋, ์์ถ๊ฐ๋, ๊ณต๊ทน๋ถํฌ ๋ฐ ์ํ๋ฌผ ๋ถ์์ด๋ค.
์นจํ๊น์ด๋ KS F 4039 (KATS 2019)์์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ ์์ง๋ฆ 145 mm, ๋์ด 300 mm์ธ ํฌ๋ช
์ํฌ๋ฆด ์ฉ๊ธฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค. ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋๋ KS F 2459(KATS 2017)์ ๋ฐ๋ผ 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฌ๋ น 7์ผ, 28์ผ, 56์ผ ๋ฐ 91์ผ์์ ์ธก์ ํ์๋ค. ์์ถ๊ฐ๋์
๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ฐ 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC๋ก ๊ตฌ๋ถ๋ ํ๊ฒฝ์์ ์์์ ์ค์ํ ์ง๋ฆ 100 mm ๋ฐ ๋์ด 200 mm ํฌ๊ธฐ์ ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค.
๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ณต๊ทน ๋ถํฌ๋ 20 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ 28์ผ ๋์ ์์๋ ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ, ์์์์
๋ฒ(mercury intrusion porosimetry,
MIP)์ ํตํด ํ๊ฐํ์๋ค. ์ํ๋ฌผ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC๋ก ๊ตฌ๋ถ๋ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ฌ๋ น 56์ผ์ ์ํ์ฒด๋ฅผ
์ด์ฉํ์ฌ XRD ๋ฐ ์ด๋ถ์๊ธฐ(TG-DTG)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ํ๊ฐํ์๋ค.
Table 2 Mixture proportion of aerated concrete
Specimens
|
Unit binder (kg/m3)
|
W/B
|
Foam ratio
(%)
|
Binder composition (%)
|
Slurry density
(g/cm3)
|
OPC
|
Ferronickel slag
|
GGBS
|
Plain
|
800
|
0.35
|
45
|
100
|
-
|
-
|
1.12
|
F0
|
90
|
-
|
10
|
F10
|
80
|
10
|
10
|
F20
|
70
|
20
|
10
|
F30
|
60
|
30
|
10
|
F50
|
40
|
50
|
10
|
3. ์คํ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ์
3.1 ์นจํ ๊น์ด ๋ฐ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋
ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์นจํ ๊น์ด์ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋์ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผTable 3์ ์์ฝํ์๋ค. ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ๊ธฐํฌ ์ํฌ์ ์ํ ์นจํ๋ ๋ชจ๋ ์ํ์ฒด์์ ๋ํ๋์ง ์์๋ค. Park et al. (2018)์ ์๋ฉํธ๋ณด๋ค ๋์ ๋ถ๋ง๋๋ฅผ ๊ฐ๋ GGBS๋ฅผ ํผ์
ํ ๊ธฐํฌ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ถฉ์ ํจ๊ณผ์ ์ํด ๊ธฐํฌ ๊ฐ ์์ง๋ ฅ์ด ๊ฐ์๋ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ก ์ธํ ๊ธฐํฌ ์ํฌํ์์ด
๊ฐ์ ๋ ์ ์์์ ์ง์ ํ๋ฐ ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ด๊ธฐ ๊ฒฝํ ์ฑ๋ฅ์ด ๋ถ์กฑํ ๊ฒฝ์ฐ ๊ธฐํฌ ์ํฌ์ ๋ฌธ์ ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค(Lee et al. 2003). ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผํฉ์ OPC์ ์ํ ์ง์ฐ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ฉฐ, ์ด๊ธฐ ์ฌ๋ น์์์ ๊ฐ๋๋ฐํ ๋ํ ๋น๊ต์ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์ง์ ๋ ๋ฐ ์๋ค(Kim and Ann 2019). ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ์ํํ ๋ฐฐํฉ ๋ํ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผ์
์ด ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ด๊ธฐ ๊ฒฝํ ์ฑ๋ฅ ์ ํ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์ณค์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๊ฐ
๋์ ๋ถ๋ง๋๋ฅผ ๊ฐ์ง์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ด๋ถ ๊ณต๊ทน ์ถฉ์ ํจ๊ณผ์ ์ํ ๊ธฐํฌ ๊ฐ ์์ง๋ ฅ ๊ฐ์ ๋ฐ ์นจํ๋ฐฉ์ง์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
์์์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฌ๋ น๋ณ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Table 3์ ์์ฝํ์๋ค. ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ํฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด์ง ์์์ผ๋ฉฐ, ๋๋ถ๋ถ์ด 0.84~
1.11 g/cm3 ์์ค์ ์์๋ค. ์ด๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฐฐํฉ์์ธ์์ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋ฐ๋๋ฅผ 1.12 g/cm3์ผ๋ก ์ค๊ณ๋์์์ ๊ณ ๋ คํ ๋ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์์ ์๋ฏธํ๋ค. ํ์ง๋ง ์ฌ๋ น์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋๋ ์์ฌ์์ ์ฆ๋ฐ์ ์ํด ์ ์ฐจ ๊ฐ์ํ๋
๋ณด์ต์ ๋ณด์๋ค. ํนํ, 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์์ ์ค์ํ ์ํ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ 4 ยฐC ๋ฐ 20 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋นํด ๋น๊ต์ ๋ฎ์ ๊ฒ๋ณด๊ธฐ
๋ฐ๋๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ด๋ ๋น๊ต์ ๊ณ ์จ์ ํ๊ฒฝ์์ ์์์ ์ค์ํ ์ํ์ฒด์์ ๊ฒฝํ ํ ์๋ฅํ๋ ์์ฌ์์ ์ฆ๋ฐ์ด 4 ยฐC ๋ฐ 20 ยฐC์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๋ค์
๋นํด ์ฉ์ดํจ์ ๋ฐ๋ผ ๋ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Table 3 Overview of test results
Specimens
|
De- foamed depth (mm)
|
Apparent specific density (g/cm3) at different ages (days)
|
Compressive strength (MPa) at different ages (days)
|
7
|
28
|
56
|
91
|
7
|
28
|
56
|
91
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
Plain
|
0
|
1.03
|
1.05
|
1.01
|
1.00
|
1.02
|
0.90
|
1.01
|
1.01
|
0.86
|
1.00
|
1.02
|
0.84
|
6.34
|
6.87
|
7.01
|
7.36
|
7.02
|
7.23
|
7.44
|
7.12
|
7.25
|
7.72
|
7.18
|
7.27
|
F0
|
0
|
1.10
|
1.08
|
1.02
|
1.03
|
1.06
|
0.95
|
1.05
|
1.06
|
0.92
|
1.04
|
1.05
|
0.88
|
5.52
|
6.31
|
6.74
|
6.73
|
6.42
|
6.83
|
7.12
|
6.68
|
6.98
|
7.35
|
6.73
|
7.04
|
F10
|
0
|
1.09
|
1.07
|
0.99
|
1.04
|
1.05
|
0.93
|
1.04
|
1.05
|
0.91
|
1.05
|
1.07
|
0.88
|
5.23
|
6.19
|
6.65
|
6.62
|
6.31
|
6.78
|
6.94
|
6.52
|
6.84
|
7.14
|
6.61
|
6.88
|
F20
|
0
|
1.11
|
1.09
|
0.98
|
1.04
|
1.05
|
0.93
|
1.05
|
1.06
|
0.90
|
1.05
|
1.06
|
0.87
|
4.12
|
5.53
|
6.32
|
5.82
|
5.92
|
6.55
|
6.72
|
6.15
|
6.57
|
6.99
|
6.25
|
6.62
|
F30
|
0
|
1.07
|
1.04
|
0.96
|
0.98
|
1.00
|
0.90
|
0.99
|
1.00
|
0.88
|
1.01
|
1.02
|
0.85
|
3.52
|
4.92
|
5.15
|
5.57
|
5.61
|
5.16
|
5.76
|
5.82
|
5.18
|
6.01
|
6.01
|
5.2
|
F50
|
0
|
1.04
|
1.03
|
0.96
|
0.98
|
1.00
|
0.89
|
0.98
|
0.98
|
0.87
|
1.01
|
1.00
|
0.84
|
2.25
|
2.60
|
2.54
|
3.03
|
3.50
|
2.92
|
3.54
|
4.10
|
3.28
|
3.68
|
4.22
|
3.31
|
3.2 ์์ถ๊ฐ๋
ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ์นํ์จ ๋ณํ ๋ฐ ์์์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์ฌ๋ น๋ณ ์์ถ๊ฐ๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Table 3์ ์์ฝํ์๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. 20 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋
์ํ์ฒด์ ์ฌ๋ น 7์ผ ์์ถ๊ฐ๋๋ Plain ์ํ์ฒด๊ฐ 6.87 MPa๋ก ๊ฐ์ฅ ๋์์ผ๋ฉฐ, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ 30 % ์นํํ F30 ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ 4.92
MPa๋ก Plain ์ํ์ฒด์ ๋นํด 28 % ๋ฎ์๋ค. GGBS๋ฅผ 10 % ์นํํ F0 ์ํ์ฒด์ GGBS์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ 10 %์ฉ ์นํํ F10
๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ น 7์ผ์์์ ์์ถ๊ฐ๋๋ ๊ฐ๊ฐ 6.74 MPa ๋ฐ 6.65 MPa๋ก, Plain ๋ฐฐํฉ์ ๋นํด ๊ฐ๊ฐ 8 % ๋ฐ 9 % ๋ฎ์ ํฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ
๋ณด์ด์ง ์์๋ค. F20 ์ํ์ฒด์ ์ฌ๋ น 7์ผ ์์ถ๊ฐ๋๋ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ์ฝ 28 % ๋ฎ์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด 30 %๊น์ง
์ผ์ ํ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์์ ๊ฐ๋ ๊ฐ์์ ํฌ๊ธฐ์ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๋ค์ ์ผ์ ํ ๊ฒฝํฅ์ ๊ฐ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๊ฐ ๋ ์ ์๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ์ 4
ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์์ ์ค์ํจ ์ํ์ฒด๋ค์ ์์ถ๊ฐ๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ์์๋ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๋ค๋ง, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ์ ์ฒด ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ง๋์ 50
% ์นํํ ๊ฒฝ์ฐ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ๊ธ๊ฒฉํ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋๋ฐ, ์ด๋ ๊ณผ๋ํ ์์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ์ฉ์ ์ํ ์๋ฉํธ์
์ํ์ง์ฐ์ ์ํ ์ํฅ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค(Kim et al. 2018; Kim and Ann 2019). ์ฌ๋ น์ด 7์ผ์์ 91์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋๋ฐํ ๊ฐ์ ํฌ๊ธฐ๋ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ์ ์ฐจ ๊ฐ์ํ๋
๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ 20 ยฐC์์ ์์ํ F10, F20 ๋ฐ F30 ์ํ์ฒด๋ค์ ์ฌ๋ น 56์ผ์์ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ๊ฐ๊ฐ 8 %, 13 %,
18 % ๋ฎ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ๋์ผํ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ F50 ์ํ์ฒด๋ ์ฌ๋ น 56์ผ์์์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ 4.10 MPa๋ก, Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ์ฝ 42
% ๋ฎ์๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ํ 4 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๋ค์ ์์ถ๊ฐ๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ์์๋ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
ํํธ, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ์นํ์จ์ ๊ด๊ณ์์ด ์ด๊ธฐ ์ฌ๋ น์ธ 7์ผ์์์ ์์ถ๊ฐ๋๋ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๊ฐ ๊ฐ์ฅ ๋์์ผ๋, ์ฌ๋ น์ด 28์ผ ๋ฐ
56์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ 4 ยฐC ๋ฐ 20 ยฐC์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๋ค์ ๋นํด ๊ฐ๋๋ฐํ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ ์ฐจ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ด๋ ์ฌ๋ น 28์ผ์์์ ์์ถ๊ฐ๋($f_{c}$)
์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ฌ๋ น ๋ณ ์์ถ๊ฐ๋ ์ธก์ ๊ฐ($f_{c}(t)$์ ๋ฌด์ฐจ์ํํ Fig. 4์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด 35 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์ํ ์ํ์ฒด์ ๋๋ถ๋ถ์ ์ฌ๋ น 28์ผ ๋๋น ์ฌ๋ น 7์ผ์์์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ์จ์ด
96 %๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ํ์ง๋ง F50 ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ น 7์ผ์์์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ์จ์ 87 %๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐํฉ์ ๋นํด ๋ฎ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์์์
์ธ๊ธํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ค๋ ์นํ์ ์ํ ์ํ ์ง์ฐ๊ณผ ๋ฏธ์ํ๋ฌผ ์ฆ๊ฐ์ ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. F50 ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ ์ธํ๊ณ 20 ยฐC ํ๊ฒฝ์์
์์ํ ์ํ์ฒด๋ค ๋ํ ์ฌ๋ น 28์ผ ๋๋น ์ฌ๋ น 7์ผ์์์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ์จ์ 88 %๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. 4 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์ํ ์ํ์ฒด๋ค์ ์ฌ๋ น
7์ผ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์จ์ ๋๋ถ๋ถ์ ์ํ์ฒด๊ฐ 80 % ์ดํ ์์ค์ผ๋ก ๋ฎ์์ผ๋ฉฐ, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด 20 % ์ด์์ธ ๊ฒฝ์ฐ 67~74 % ์์ค์ ๋จธ๋ฌผ๋ ๋ค.
ํ์ง๋ง, ์ฌ๋ น 28์ผ ์ดํ์๋ 4 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ 35 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ์์ถ๊ฐ๋๋ฅผ ์ํํ๋ ํฌ๋ก์ค์ค๋ฒ
ํ์์ด ๋ํ๋ฌ๋ค(Carino and Tank 1992). ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ ๋์ ์จ๋์์ ์์๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฎ์ ์จ๋์์ ์์ํ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋น๊ตํ์ฌ ์ด๊ธฐ ์ฌ๋ น์์ ๊ฐ๋๋ฐํ์ ์ ๋ฆฌํ์ง๋ง, ์ผ์ ์ฌ๋ น
ํ์๋ ๋ฎ์ ์จ๋์์ ์์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ณด๋ค ๋ฎ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ฐ๋๋ค(Mun 2016). ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก, ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ ํฌ๊ธฐ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ํ์ง์ฐ๊ณผ ๋ฏธ์ํ๋ฌผ์ ์ฆ๊ฐ๋ก Plain
๋ฐฐํฉ์ ๋นํด ๊ฐ์ํ ์ ์์ง๋ง, ์จ๋๋ณํ์ ์ํ ๊ฐ๋๋ฐํ์ ์ถ์ด๋ OPC ๋ฐ GGBS์ ์ํ์ ์ํ ํฌ๋ก์ค์ค๋ฒ ํ์์ ์ง๋ฐฐ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
ACI 209R(ACI Committee 209 2008)์ ์ฌ๋ น์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ํ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์, $\alpha$๋ ์ด๊ธฐ์ฌ๋ น์์์ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์์์ด๊ณ , $\beta$๋ ์ฅ๊ธฐ์ฌ๋ น์์์ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์์๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ
๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ์์ธกํ๊ธฐ ์ํ ์์ $\alpha$์ $\beta$๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฐ GGBS์ ์นํ์จ์ ๊ณ ๋ คํ ํจ์๋ก์ ์ ์ํ
ํ์๊ฐ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ์์์จ๋์ ์๊ฐ์ ํจ์๋ก์ ์ (2)์ ๋ํ๋ธ ์ฑ์๋๋ฅผ ํจ๊ป ๊ณ ๋ ค ํ ์ ์๋ค(Saul 1951).
์ฌ๊ธฐ์, $T$๋ ์์์ ์ฌ๋ น($t$)๊น์ง ์ ์งํ ์์ ์จ๋, $\Delta t$๋ ์์์จ๋($T$)์ ์ ์ง์๊ฐ์ ์๋ฏธํ๋ค. ์ (1)์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฐ ์ํ์ฒด์ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ๊ฐํจ์ผ๋ก์ $\alpha$์ $\beta$ ๊ฐ์ ๊ฒฐ์ ํ์๋ค. ๊ฐ ์ํ์ฒด์์ ๊ฒฐ์ ๋ $\alpha$์
$\beta$ ๊ฐ๋ค์ ์ด ์ฐ๊ตฌ์ ์ฃผ์ ๋ณ์๋ค์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ํ๊ท๋ถ์ํ์๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ GGBS์ ํผ์
ํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์
์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํ $\alpha$์ $\beta$ ๊ฐ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์์๋ค(Fig. 5).
์ฌ๊ธฐ์, $R_{fe}$๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ, $R_{g}$๋ GGBS์ ์นํ์จ, $M_{(0)}$๋ ์์ ์จ๋๊ฐ ์ฌ๋ น 91์ผ๊น์ง 20 ยฐC๋ก
์ ์ง๋๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ฑ์๋ ๊ฐ์ด๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ด๊ธฐ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ์นํ์จ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ํ ์ ์์ง๋ง, F50
๋ฐฐํฉ์์๋ ์ฌ๋ น 28์ผ์์ 3 MPa ์ด์์ ๋ง์กฑํ์ฌ ์ฃผ์ด์ ํ๋ง์ด ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ํ ๊ฐ์ด๋๋ฅผ ์ํ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ๋ก์์ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๊ฐ๋์๋ค.
Fig. 4 Compressive strength gain rate of aerated concrete specimens
Fig. 5 Regression analysis to determine parameters in Eq. (2)
3.3 ๊ณต๊ทน๋ถํฌ
์ฌ๋ น 28์ผ๊ฐ 20 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ณต๊ทน๋ถํฌ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ Fig. 6 ๋ฐ Table 4์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ณต๊ทน๋ถํฌ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐ๊ณต(entrained air voids)์ ๋น์จ์ด Plain
๋ฐฐํฉ์ ๋นํด ์๋์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ 50 % ์นํํ F50 ๋ฐฐํฉ์ ๊ธฐ๊ณต๋น์จ์ Plain ๋ฐฐํฉ์ ๋นํด 61 % ๋ฎ์๋ค.
๊ฒ ๊ณต๊ทน(gel pores)์ ๋ถํฌ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์์ ๊ด์ฐฐ๋์ง ์์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ๋ชจ์ธ๊ด ๊ณต๊ทน(capillary pores)์
๊ฒฝ์ฐ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๋ฐฐํฉ์์ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ์ผ์ ๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์๋ฉํธ ๊ฒฝํ์ฒด์์ ๊ณต๊ทน๋ฅ , ํนํ ๊ธฐ๊ณต๊ณผ ๋ชจ์ธ๊ด
๊ณต๊ทน์ ์ฆ๊ฐ๋ ๊ฒฝํ์ฒด์ ๊ฐ๋ ์ ํ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค(Neville 2011). ๋๋ถ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋์ ๋ถ๋ง๋์ ์๋ฉํธ๊ณ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํผํฉ๏ฝฅํ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณต๊ทน ์ถฉ์ ํจ๊ณผ๋ก ์ธํด ๊ฒฝํ์ฒด์ ๊ฐ๋๋ฐํ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ ๋ ์ ์๋ค(Park et al. 2018). ํ์ง๋ง ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฒฝ์ฐ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ๊ธฐ๊ณต์ ๋น์จ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ง์ด ๊ฐ์ํ์ง๋ง, Table 3์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์คํ๋ ค ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ์ ํ๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์์ ์ธ๊ธํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ๊ฒฝ์ฐ OPC์
๋นํด ์ํ๋๊ฐ ๋งค์ฐ ๋ฎ์์ ๋ฐ๋ผ ์๋ฉํธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค ๋ด๋ถ์์ ๋ฏธ์ํ๋ฌผ์ ํจ๋์ด ์๋์ ์ผ๋ก ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋์ ๋ถ๋ง๋๋ก ์ธํ ๊ณต๊ทน์ฑ์ ํจ๊ณผ์๋
๋ถ๊ตฌํ๊ณ ๊ฒฝํ์ฒด์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ ์ฑ๋ฅ ํฅ์์๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ๋ชปํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 6 Pore size distribution of aerated concrete
Table 4 Summary of porosity distribution of aerated concrete
Pore distribution
|
Specimens
|
Plain
|
F0
|
F10
|
F20
|
F30
|
F50
|
Entrained air voids (10 ยตmโคฯ, %)
|
13.97
|
11.57
|
7.84
|
6.73
|
7.43
|
5.46
|
Capillary pores (0.01 ยตmโคฯ<10 ยตm, %)
|
36.57
|
40.71
|
44.02
|
44.96
|
39.50
|
40.31
|
Gel pores (ฯ<0.01 ยตm, %)
|
1.26
|
0.78
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
Total porosity in volume (%)
|
51.80
|
53.05
|
51.86
|
51.69
|
46.93
|
45.77
|
3.4 ์ํ๋ฌผ ๋ถ์
์ฌ๋ น 56์ผ๊ฐ 4 ยฐC, 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ํ๋ฌผ์ XRD ๋ฐ TGA ๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ Fig. 7 ๋ฐ Fig. 8์ ๋ํ๋ด์๋ค. XRD ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ฒฝ์ฐ ์์์จ๋ ๋ฐ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผ์
์ ์ํฅ์ ๋ํ์ ์ธ ๋น๊ต๋์์ธ Plain ๋ฐ F50 ์ํ์ฒด๋ก ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 1์์ ๋ฐ Fig. 2์ XRD ํจํด์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์ํ๋ฌผ์ ๋ง๊ทธ๋ค์ ๋ฐ ์ค๋ฆฌ์ผ์ดํธ๊ฐ ๊ฒฐํฉ๋ enstatite(MgSiO3) ๋ฐ forsterite(Mg2SiO4)๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ด๋ค. ํนํ MgO ๋ฐ SiO2๋ ์นผ์์ค๋ฆฌ์ผ์ดํธ ์ํ๋ฌผ(calcium silicate hydrates, CSH)์ด ์กด์ฌํ๋ ํ๊ฒฝ์์ ํ์นผ์ํ(decalcification)๋ฅผ ํตํด
๋ง๊ทธ๋ค์ ์ค๋ฆฌ์ผ์ดํธ ์ํ๋ฌผ(magnesium silicate hydrates, MSH)๋ฅผ ์์ฑํ๋ ํน์ง์ ๊ฐ๋๋ค(Kim and Ann 2019). ํ์ง๋ง ๊ทธ ๋ฐ์์๋๊ฐ ๋งค์ฐ ๋๋ฆฌ๋ฏ๋ก, CSH์ ์ํ๋ฌผ์ ์์ฑํ๋ ์๋ฉํธ๊ณ ์ฌ๋ฃ์ ํผํฉ์ฌ์ฉ ์ forsterite ๋ฑ์ ๋ฏธ์ํ ์ํ๋ก ์ฅ๊ธฐ๊ฐ ์กด์ฌํ
์ ์๋ค(Bernard et al. 2017). ์ด์ ๋ฐ๋ผ Fig. 5์์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ 50 % ์นํํ F50 ๋ฐฐํฉ์ XRD ํจํด์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์๋ฉํธ ์ํ๋ฌผ์ ํผํฌ์ ํจ๊ป ๋ฏธ์ํ๋ enstatite,
forsterite ๋ฐ MSH์ ํผํฌ๋ฅผ ๋ค์ ๊ด์ฐฐํ ์ ์์๋ค. ๋๋ถ์ด ์์ ๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์์ ๊ด์ฐฐ ๋์๋ค.
ํํธ, Plain ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ portlandite, ettringite ๋ฐ gypsum ๋ฑ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ํํ์ ์ํ๋ฌผ ํผํฌ๊ฐ ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ๋ํ Plain
๋ฐฐํฉ์ ์จ๋ ํ๊ฒฝ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ettringite์ ํผํฌ ๊ฐ๋๊ฐ ์์ดํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋์ ์์์จ๋์ ํ๊ฒฝ์์ ์๋ฉํธ๋ ์ํ์ด์ง์ผ๋ก
์ธํด ์ด๊ธฐ์ฌ๋ น์์ ์์ฐํ์นผ์(Ca(OH)2)์ ํ์ฑ๋์ด ๋น๊ต์ ๋์ ์ ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ettringite์ ์์ฑ๊ณผ monosulfate ๋ฐ CSH ๋ฑ์ ์์ฑ์ผ๋ก ์ด์ด์ง๋ ์ํ์๋๊ฐ ๋น๊ต์
ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ ์ ์๋ค(Mehta and Monteiro 1993). ๋ฐ๋ฉด, ์ ์จ์ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์๋ฉํธ ๊ฒฝํ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์ด๊ธฐ์ฌ๋ น์์์ ์์ฐํ์นผ์ ํ์ฑ์ด ๋งค์ฐ ๋๋ฆด ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ด๋ก ์ธํ ettringite์ ์์ฑ๊ณผ
์๋ชจ๊ฐ ๋น๊ต์ ๋ฆ๊ฒ ์ด๋ฃจ์ด์ง ์ ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ 4 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ 20 ยฐC ๋ฐ 35 ยฐC์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ๋นํด ๋์ฑ ๋๋ ทํ
ํผํฌ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 8์ TGA ๋ถ์์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ํ Plain ๋ฐ F50 ์ํ์ฒด์ ์ด์ค๋ ๊ณก์ ์ ๋ํ์ ์ผ๋ก ๋ํ๋ด์๋ค. Table 5์๋ ettringite, CSH, MSH๊ฐ ์ด๋ถํด ๋๋ ์จ๋(60~240 ยฐC), Ca(OH)2๊ฐ ์ด๋ถํด ๋๋ ์จ๋(450~500 ยฐC)์์์ ์ง๋ ๊ฐ์์จ์ ์ํ์ฒด์ ์ข
๋ฅ ๋ฐ ์์์จ๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ์์ฝํ์๋ค(Mirghiasi et al. 2014; Huang et al. 2017; Qoku et al. 2017; Yang et al. 2017). ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผ์
๋์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ํ๋ฌผ์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋๊ฐ์ ํฌ๊ธฐ๋ ๋์ฒด๋ก ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. 35 ยฐC ํ๊ฒฝ์์
์์๋ Plain ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ 60~ 240 ยฐC, 450~500 ยฐC ์จ๋๋ฒ์์์ ์ํ๋ฌผ์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋ ๊ฐ์์จ์ ๊ฐ๊ฐ 7.12 % ๋ฐ 2.28
%์ด์๋ค. ๋์ผํ ์จ๋ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ F20 ์ํ์ฒด๋ 60~240 ยฐC ๋ฐ 450~500 ยฐC ์จ๋๋ฒ์์์ ์ํ๋ฌผ์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋๊ฐ์๊ฐ Plain
์ํ์ฒด ๋๋น ๊ฐ๊ฐ 11 % ๋ฐ 32 % ๋ฎ์๋ค. F50 ์ํ์ฒด ๋ํ Plain ์ํ์ฒด ๋๋น ํด๋น ์จ๋๋ฒ์์์ ์ํ๋ฌผ์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋ ๊ฐ์๋ ๊ฐ๊ฐ
13 % ๋ฐ 65 %์ด์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ XRD ๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ์์๋ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ํผ์
๋ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ enstatite,
forsterite ๋ฑ์ ๋ฏธ์ํ๋ฌผ๋ ์ฆ๊ฐ๋จ์ ์๋ฏธํ๋ค. ํํธ ์์์จ๋์ ์ํ ์ํ๋ฌผ์ ํจ๋ ๋ณํ๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ๋ฎ์ ์จ๋์์ ์์ํ ๊ฒฝ์ฐ 60~240 ยฐC
๋ฒ์์์ ์ํ๋ฌผ์ ์ง๋ ๊ฐ์๊ฐ ๊ณ ์จ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ๋นํด ํฌ๊ฒ ๋ํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ettringite, MSH ๋ฐ CSH ์ํ๋ฌผ์ด ๋ ๋ง์ด ์์ฑ๋ ๊ฒ์
์ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ Ca(OH)2์ ํจ๋์ ๊ณ ์จ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด๊ฐ ๋์ฒด๋ก ๋ ๋์ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์๋ฉํธ ๊ฒฝํ์ฒด๊ฐ ์ค์ ๋ฎ์ ์จ๋์์ ์ฒ์ฒํ ์ํ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ Ca(OH)2์ ์์ฑ ์๋๋ ์์จํ๊ฒฝ์ ๋นํด ๋น๊ต์ ๋ฎ์ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง, ์ฅ๊ธฐ์ฌ๋ น์์ Ca(OH)2์ ์์ฑ๋์ ์์จํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ๋นํด ์ ์จ ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์์ ๋ ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ ์ ์๋ค(Mehta and Monteiro 1993). ์ด์ ๊ฐ์ ํ์์ Ca ๋ฐ SiO2๊ฐ ํ๋ถํ ํ๊ฒฝ์์ ettringite๋ MSH ๋ฐ CSH ๋ฑ์ ์์ฑ๋ ์ฆ๊ฐ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ์ ์๋ค(Bernard et al. 2018). ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์ ์ํ ๊ฒฐํฉ์ฌ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํจ์ ์์ด CaO ๋ฐ SiO2์ ํจ๋์ด ๋น๊ต์ ๋์ GGBS๋ฅผ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํจ๊ป ํ์ฉํ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ๋ค๋ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์์๋ 60~240
ยฐC ์จ๋๋ฒ์์์ ๋ํ๋๋ ์ํ๋ฌผ์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋๊ฐ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ Plain ๋ฐฐํฉ๊ณผ ํฐ ์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด์ง ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ค์ 4 ยฐC ํ๊ฒฝ์์
์์๋ Plain ๋ฐฐํฉ๊ณผ F50 ๋ฐฐํฉ์์ Ca(OH)2์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋๊ฐ์ ํฌ๊ธฐ์ ์ฐจ์ด๊ฐ 37 %์ด์๋ ๋ฐ๋ฉด ettringite, MSH ๋ฐ CSH์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋ ๊ฐ์ํฌ๊ธฐ๋ 8 %๋ก ๋งค์ฐ
์์๋ค. 35 ยฐC ํ๊ฒฝ์์ ์์๋ ์ํ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์๋ฉํธ์ ์ํ๋ฐ์์ด ์ด์ง๋จ์ ๋ฐ๋ผ Ca(OH)2์ ์์ฑ๋์ ๊ฐ์์ ํจ๊ป MSH, CSH ๋ฑ์ ์์ฑ๋์ด ๋์ฒด๋ก ๊ฐ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์์ ํ์ฐ์นผ์(calcite)์ ์ด๋ถํด์ ์ํ ์ง๋๊ฐ์
ํฌ๊ธฐ๋ 1.31~5.36 % ์์ค์ผ๋ก ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ํผํฉ์ ์ํ ํฐ ๋ณํ๋ฅผ ๋ณด์ด์ง ์์๋ค.
๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์ ์ฒด ์ํ๋ฌผ ํจ๋์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ ํผ์
์จ์ ๋ฐ๋ผ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ettringite, MSH ๋ฐ CSH,
Ca(OH)2์ ์ํด ์ง๋ฐฐ๋์์ผ๋ฉฐ, ๋น๊ต์ ๋์ ๊ฐ๋๋ฐํ์ ๋ณด์ธ ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ Ca(OH)2์ ํจ๋์ด ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐํฉ๋ค์ ๋นํด ๋ ๋์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
Fig. 7 X-ray diffraction patterns of aerated concrete specimens
Fig. 8 Thermal analysis results of aerated concrete specimens
Table 5 Summary of de-hydrated weight loss of aerated concrete specimens
Specimens
|
Weight loss at the de-hydration temperature (%)
|
T=60~240 ยฐC
|
T=450~500 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
4 ยฐC
|
20 ยฐC
|
35 ยฐC
|
Plain
|
11.62
|
9.95
|
7.12
|
1.96
|
1.44
|
2.28
|
F0
|
11.30
|
9.95
|
7.12
|
2.59
|
2.24
|
2.84
|
F10
|
10.41
|
11.41
|
7.42
|
1.64
|
1.59
|
1.81
|
F20
|
10.58
|
10.99
|
6.36
|
1.41
|
1.48
|
1.55
|
F30
|
10.20
|
11.49
|
6.08
|
1.33
|
1.45
|
1.45
|
F50
|
10.65
|
11.28
|
6.21
|
0.86
|
0.91
|
0.78
|
4. ๊ฒฐ ๋ก
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ฐํฌ ํ์ผ(deque pile)์ ์ด์ฉํ ์ฃผ์ด์ ํ๋ง์ด ๋ฒฝ์ฒด ๊ณต๋ฒ์์ ์ง์ค ๊ตด์ฐฉ๋ถ๋ฅผ ํ์ฑํ๋ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ๋ก์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ๋ค๋
ํผ์
ํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํ๊ฐํ์๋ค. ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผ์
๋ ๋ฐ ์์์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐํ๊ณผ ๊ณต๊ทน๋ถํฌ ๋ฐ ์ํ๋ฌผ์
๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฒฐ๋ก ์ ์ป์๋ค.
1) ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ๋ ๋์ ๋ถ๋ง๋๋ฅผ ๊ฐ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํจ์ ๋ฐ๋ผ ๋ด๋ถ ๊ณต๊ทน ์ถฉ์ ํจ๊ณผ์ ์ํ ๊ธฐํฌ ๊ฐ ์์ง๋ ฅ ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์นจํ๊ฐ
๋ฐ์ํ์ง ์์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒ๋ณด๊ธฐ ๋ฐ๋๋ ์์ ํ๊ฒฝ์ ๊ด๊ณ์์ด ๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์ด ์ค๊ณ๋ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋ฐ๋์ ํฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด์ง ์์๋ค.
2) ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ํผํฉํ ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋ ๋ฐํ ํฌ๊ธฐ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ํ์ง์ฐ๊ณผ ๋ฏธ์ํ๋ฌผ์ ์ฆ๊ฐ๋ก Plain ๋ฐฐํฉ์
๋นํด ๊ฐ์ํ์์ง๋ง, F50 ๋ฐฐํฉ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ น 28์ผ์์ ์ง์ค ๊ตด์ฐฉ๋ถ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์์์ฑ๋ฅ(3 MPa ์ด์)์ ๋ง์กฑํ์๋ค. ๋๋ถ์ด ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์
์จ๋๋ณํ์ ์ํ ๊ฐ๋๋ฐํ์ ์ถ์ด๋ OPC ๋ฐ GGBS์ ์ํ์ ์ํ ํฌ๋ก์ค์ค๋ฒ ํ์์ ์ง๋ฐฐ๋์๋ค.
3) ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐํฌ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์์ ๊ธฐ๊ณต(entrained air voids)์ ๋น์จ์ Plain ๋ฐฐํฉ ๋๋น ์ต๋ 61
% ๊ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ชจ์ธ๊ด๊ณต๊ทน(capillary pores)์ ์๋์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๋ค.
4) ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ๋ฅผ ์นํํ ๊ธฐํฌ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฃผ์ ์ํ๋ฌผ์ ettringite, CSH ๋ฑ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์๋ฉํธ ์ํ๋ฌผ๊ณผ ํจ๊ป enstatite, forsterite
๋ฐ MSH๋ก ํ๊ฐ๋์๋ค.
5) ๊ธฐํฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ ๋ฐฐํฉ์ ์ํ ๊ฒฐํฉ์ฌ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํจ์ ์์ด CaO ๋ฐ SiO2์ ํจ๋์ด ๋น๊ต์ ๋์ GGBS์ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ํผํฉ์ฌ์ฉ์ ์ฅ๊ธฐ์ฌ๋ น์์ MSH ๋ฐ CSH ์์ฑ๋ ์ฆ๊ฐ์ ๊ธ์ ์ ์ธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๊ฐ๋์๋ค.
6) ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์์ํ๊ฒฝ์ ๊ณ ๋ คํ ์ ๋์ฑ ์ฑ์์ฌ์ ์์ ์ ์ธ ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ฑ๋ฅ ํ๋ณด์ ์ฌ๊ตด์ฐฉ์ ์ฉ์ด์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ ๋ ํ๋ก๋์ผ ์ฌ๋๊ทธ์ ์นํ์จ์ ์ ์ฒด ๊ฒฐํฉ์ฌ
์ง๋์ 30~50 % ์์ค์ด ์ถ์ฒ๋ ์ ์๋ค.