4.1.1. 슬럼프 시험

TDFA를 혼입한 콘크리트의 슬럼프 특성을 평가하기 위해 ^{KS F 2402}에 따라 실험을 수행하였다. 슬럼프는 TDFA 혼입 율이 증가함에 따라 165 mm(OPC)에서 85 mm(F14T6)로 크 게 감소하였다. 이후 워커빌리트의 확보를 위해 AE제를 2배 로, 고성능 감수제(SP: Super plasticizer)제를 결합재 중량의 0.175%추가하였다. 추가적인 혼화제의 영향으로 TDFA 혼입 율 9%, 12%에서는 각 205 mm, 200 mm로 슬럼프가 개선되어 목표 슬럼프 수준을 만족하였다. TDFA 혼입율 3%대비 6%에 서 약 43%의 급격한 슬럼프의 감소를 보였는데 원인은 미립 분양의 증가로 인한 자유수 감소이다. OPC 보다 F20T0에서 슬럼프가 약 8%증가하는 경향이 나타났는데 이는 FA의 볼 베어링 효과로 FA를 사용할 경우 발생하는 대표적인 공학적 장점중 하나이다(^{Neville, 1995}; RILEM 1998). Fig. 4에서는 슬럼프 실험결과를 도시하였다.

Fig. 4.

Slump in TDFA and FA concrete

4.1.2. 공기량 시험

공기량은 동결융해 작용에 대한 저항성을 높이기 위해 최 근 들어 매우 중요하게 평가되고 있다(^{Koh et al., 2001}). ^{KS F 2421}에 따라 압력법으로 공기량 실험을 수행하였으며, 추가 적인 혼화제의 영향으로 TDFA 혼입율 9%, 12%에서 공기량 이 개선되었다. TDFA의 치환율이 증가할 경우 공기량은 급 속하게 감소하는데, 이는 비표면적이 큰 TDFA의 첨가가 연 행공기 공극을 감소시키고 워커빌리티의 감소로 판단된다. Fig. 5에서는 공기량 실험결과를 나타내고 있다.

Fig. 5.

Air content in TDFA and FA concrete

4.1.3. 응결시험

TDFA를 혼입한 콘크리트의 응결 특성을 평가하기 위해 ^{KS L 5108}에 따라 비카트 침을 이용하여 실험을 수행하였다. 응결시간은 TDFA의 응결성을 독립적으로 평가하기 위해 기 존배합이 아닌 표준반죽질기를 측정하여 실험을 진행하였는 데, Table 5는 표준반죽질기 배합을 나타낸다. TDFA 혼입율 3%까지는 초결 및 종결시간이 FA의 영향으로 OPC 대비 약 18%씩 지연되는 경향이 나타났다. 이후 배합에서는 TDFA 혼입율이 증가함에 따라 충진효과가 커져서 초결시간이 단축 되고 있다.

초결시간은 변동 폭이 크지만 종결시간에는 큰 차이가 없 었는데, 이는 시멘트 수화에 따른 강도발현은 OPC량이 지배 적이기 때문이다. 초결시간은 혼입된 재료의 흡수율과 밀접 한 관계가 있는데, 비중이 낮은 TDFA 미립분을 많이 포함한 배합에서 초결시간의 단축은 빈번하게 발생한다(^{Jung and Kwon, 2013}; ^{Lee et al., 2011}). Fig. 6에서는 응결시험 결과를 나타내고 있다.

Fig. 6.

Setting time of TDFA mortar

4.1.4. 플로우 시험

TDFA를 혼입한 콘크리트의 플로우 특성을 평가하기 위해 KS L 5105에 따라 실험을 수행하였다. 플로우 시험도 응결시 간 시험과 마찬가지로 TDFA의 흐름 특성을 평가하기 위해 시멘트 510 g, 표준사 1,250 g, W/C 48.5%의 조건에서 FA와 TDFA의 혼입율을 가감하여 시험을 수행하였다. TDFA 혼입 율이 증가함에 따라 OPC 배합의 기준 지름 대비 234 mm에서 F8T12배합의 190 mm로 감소하였다. 그 이유는 앞서 언급한 TDFA 미립분양의 증가로 인한 자유수 감소이다. Fig. 7에서 는 각 배합의 플로우 시험결과를 나타내었다.

Fig. 7.

Flow test results in TDFA mortar

4.2.1. 압축강도 평가

압축강도시험은 ^{KS F 2405}에 따라 수행하였는데, 각 공시 체는 목표재령일인 7일, 28일까지 수중양생 후 본 실험을 진 행하였다. 각 배합별로 3회씩 강도측정을 실시해 평균값을 사 용하였으며, Table 6 및 Fig. 8에 결과를 나타내었다.

Fig. 8.

Compressive strength of TDFA concrete with TDFA ratio

재령과 TDFA 혼입율이 증가함에 따라 강도가 증가하는 경 향을 나타내었다. 그 중 TDFA 혼입율 6%에서 OPC 대비 약 91%인 28.4 MPa을 나타내었는데, 다른 배합에 비하여 공기 량이 감소하여 콘크리트가 밀실해진 것으로 판단된다. OPC 를 제외한 재령 28일 시편에서는 압축강도의 큰 차이가 발생 하지 않았다.

4.2.2. 인장강도 및 휨강도

인장강도시험은 ^{KS F 2423}에 따라 수행하였는데, 양생기 간 및 조건은 압축강도 시험과 동일하다. Table 7에 인장 및 휨 강도 평가 결과 값을 나타내었고 이를 Fig. 9에 도시하였다. 압 축강도와 마찬가지로 TDFA 혼입율 6%에서 가장 높은 인장 강도가 발현되었으며, 압축강도 발현특성과 비슷한 경향을 나타내었다.

Fig. 9.

Tensile strength of TDFA concrete with TDFA ratio

휨강도시험은 ^{KS F 2408}의 규정을 참고하여 75 × 75 × 405 mm 빔 공시체의 지간을 300 mm로 설정하여 4점 휨시험을 수행 하였다. 그 중 TDFA 혼입율 12%에서 가장 큰 휨강도가 발현 되었으나 TDFA 혼입율 6%의 휨강도와 비교해 큰 차이가 나 타나지 않았다. Fig. 10에서는 휨강도 시험결과를 나타내고 있다.

강도특성에서는 TDFA 혼입율 6~12%수준에서는 모든 강 도값이 FA 20%배합과 큰 차이를 보이지 않았다.

Fig. 10.

Average flexural strength of TDFA concrete with TDFA ratio

4.3.1. 탄산화 시험

TDFA를 혼입한 콘크리트의 탄산화 특성을 평가하기 위해 ^{KS F 2584}에 따라 재령 28일 시편을 상대습도 60%, 온도 20°C, 이산화탄소 5%의 조건하에서 실험을 수행하였다. 실험 기간 은 2주, 4주로 하여 각 결과 값을 비교하였다. 탄산화 침투깊 이는 TDFA 혼입율이 증가함에 따라 모든 시편에서 침투깊이 가 증가하였는데, 이는 FA배합을 기본으로 하여 포졸란 반응 에 따른 수산화칼슘의 감소가 원인이다(^{Kwon and Song 2010}; ^{Kobayashi and Uno, 1990}). TDFA 혼입율 6%이후 탄산화 깊 이는 감소하는 경향을 보이는데, 이는 FA에 의한 수산화칼슘 의 소모량이 감소하고 TDFA의 미립분이 이산화탄소의 유입 을 일부 차단하는 것으로 예상된다. 탄산화 거동에 대해서는 초기재령에서의 OPC에서 생성되는 수산화칼슘량, TDFA 미 립분의 충진에 의한 이산화탄소 확산계수 저감, FA기반 포졸 란 반응으로 소모되는 수산화칼슘량 등으로 매우 복잡한 거 동이 발생하게 되므로 초기재령에서는 명확한 경향을 파악하 기 어려웠다.

Table 8 및 Fig. 11에서는 2주, 4주간의 탄산화 실험 결과를 나타내었다. Fig. 12에서는 4주 시험후의 탄산화 깊이를 각 배 합에 따라 사진으로 나타내었다.

Fig. 11.

Carbonation depths of TDFA concrete

Fig. 12.

Carbonation depth after 4 weeks under carbonation test

4.3.2. 촉진염해 시험

TDFA를 혼입한 콘크리트의 염화물 저항 특성을 평가하기 위해 Tang's method에 따라 비정상상태의 염화물 촉진시험을 수행한 뒤, 확산계수를 도출하였다(^{Tang, 1996}). 재령 28일의 원주형 공시체를 50 mm두께로 절단하여 24시간동안 증류수 에 침지시킨 후 음극 셀에 0.5 M NaCl수용액을 양극 셀에 0.3 M NaOH수용액을 채워 30 V의 전압을 8시간동안 인가함으로서 염화물 침투를 촉진시켰다. Fig. 13에서는 확산계수 실험결과 를 나타내고 있다.

Fig. 13.

Diffusion coefficient of TDFA concrete

4.3.3. 동결융해 시험

TDFA 혼입한 콘크리트의 동결융해 저항 특성을 평가하기 위해 ^{KS F 2456}에 따라 재령 28일 시편에 대하여 수중 급속 동결융해 방법으로 실험을 수행하였다. TDFA 혼입율 6%의 내구성지수가 다른 배합보다 매우 낮게 나타났는데, 이는 공 기량이 가장 적게 확보되었고 연행공기량을 위한 AE제의 혼 입량이 매우 적었기 때문이다. 또한 TDFA 혼입율 9%에서도 낮은 내구성 지수를 나타내었는데, 이는 시편의 제조 시 다짐 이 불충분 하였으며, TDFA의 변동성에 의한 것으로 나타났 다. Fig. 14에서는 Cycle에 대한 내구성 지수를 나타내었다.

Fig. 14.

Durability factor of TDFA concrete