2.3.1. 굳지 않은 콘크리트 특성

시멘트 종류에 따른 콘크리트의 슬럼프와 공기량을 Fig. 1 에 나타내었다. 시멘트의 분말도에 차이를 나타내고 있기 때 문에 동일한 종류와 양의 혼화제를 사용하면, 슬럼프에 차이 를 나타낼 수 있다. 따라서 고분말도 시멘트를 사용한 배합의 경우 초기 응결이 큰 것을 고려하여 중PC를 사용하였고, 1종 보통 포틀랜드 시멘트에는 준PC를 사용하였다. 그 결과 모든 배합에서 목표 슬럼프 및 공기량으로 설정한 180±25 mm와 4.5±1.5%를 만족하는 결과를 나타내었다.

Fig. 1

Slump and air content

2.3.2. 경화 콘크리트의 양생온도별 압축강도 특성

시멘트 종류 및 양생온도에 따른 압축강도 시험결과를 Fig. 2와 Table 4에 나타내었다. Fig. 2 (a)의 양생온도 10°C의 경우, 고분말도 시멘트를 사용한 경우에 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 압축강도 값이 재령 1일에서 90% 상승하는 결과를 나타내었으며, 재령 2일에서는 160%, 재령 3, 7 및 28 일에서 60% 이상 상승하는 결과를 나타내었다. 그리고 Table 5에 나타낸 것과 같이 수직부재 측면 거푸집 해체 소요강도는 5 MPa이며, 수평부재 밑면 거푸집 해체 소요강도는 14 MPa 이다(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2016). 따 라서 재령에 대한 강도발현 속도를 직선 보간에 의해 산정해 보았을 때 5 MPa을 상회하는 강도가 발현되는 시점이 고분말 도 시멘트는 20시간, 보통 포틀랜드 시멘트는 41시간으로 산 출되어 소요강도 발현시간이 21시간 단축되는 것으로 나타났 다. 또한 14 MPa을 상회하는 강도는 고분말도 시멘트의 경우 45시간, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우는 118시간으로 산출되어 소요강도 발현시간이 73시간 단축되는 것으로 나타 났다.

Fig. 2

Properties of compressive strength by cement type and curing temperature

Fig. 2(b)의 양생온도 15°C의 경우, 고분말도 시멘트를 사 용한 경우에 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 압축 강도 값이 재령 1일에서 230% 상승하는 결과를 나타내었으 며, 재령 2일에서는 75%, 재령 3, 7 및 28일에서 50% 이상 상 승하는 결과를 나타내었다. 또한 앞서와 동일한 방법으로 산 정해 보았을 때, 수직부재 측면 거푸집 해체 소요강도인 5 MPa 를 상회하는 강도는 고분말도 시멘트를 사용한 경우에 재령 10 시간, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우에 재령 27시간으로 산출되어 소요강도 발현시간이 17시간 단축되는 것으로 나타 났다. 또한 수평부재 밑면 거푸집 해체 소요강도인 14 MPa를 상 회하는 강도는 고분말도 시멘트를 사용한 경우에 재령 32시간, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우에 재령 83시간으로 산출 되어 소요강도 발현시간이 51시간 단축되는 것으로 나타났다.

Fig. 2(c)의 양생온도 20°C의 경우, 고분말도 시멘트를 사용 한 경우가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 압축강 도 값이 재령 1일에서 110%, 재령 2일에서 90%, 재령 3, 7 및 28일에서 50% 이상 상승하는 결과를 나타내었다. 그리고 앞 서와 동일한 방법으로 산정해 보았을 때 수직부재 측면 거푸 집 해체 소요강도인 5 MPa를 상회하는 강도를 고분말도 시멘 트를 사용한 경우는 재령 7시간, 보통 포틀랜드 시멘트를 사 용한 경우는 재령 15시간으로 산출되어 소요강도 발현시간이 8시간 단축되는 것으로 나타났다. 또한 수평부재 밑면 거푸집 해체 소요강도인 14 MPa를 상회하는 강도는 고분말도 시멘 트를 사용한 경우에 재령 32시간, 보통 포틀랜드 시멘트를 사 용한 경우에 재령 70시간으로 산출되어 소요강도 발현시간이 38시간 단축되는 것으로 나타났다.

시멘트의 강도는 시멘트겔 간의 결합으로 발현된다. 초기 에는 흡착력, 반데르발스력, 수소결합과 같은 약한 결합작용 이나, 경화가 진행되면서 C-S-H(II)와 같은 섬유상 수화물이 Si-O-Si의 강한 결합으로 전환되어 강도가 증진된다. 시멘트 의 분말도가 크면 단기간에 많은 양이 수화되므로 그에 따라 초기재령 강도가 증가한다(^{Korea Concrete Institute, 2011}). 그에 따라 Fig. 2(d)의 종합 그래프에 나타낸 것과 같이 고분말 도 시멘트를 사용한 경우가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 초기에 강도발현이 빠르며, 재령 7일까지 급격한 강 도발현을 나타내고 있다. 또한 고분말도 시멘트를 사용한 경 우 초기의 빠른 강도발현으로 인해 재령 7일 이후에서 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 강도발현 속도가 저하하 는 경향을 나타내고 있다. 그리고 보통 포틀랜드 시멘트를 사 용한 경우에는 재령 28일에서 양생온도에 따라 강도발현에 차이를 나타내고 있으나, 고분말도 시멘트를 사용한 경우에 는 양생온도에 의한 차이를 크게 나타내고 있지 않다. 이러한 결과를 통해 빠른 수화 반응으로 보통 포틀랜드를 사용한 경 우에 비해 미수화 시멘트가 적어졌음을 시사하고 있다.

3.3.1. 굳지 않은 콘크리트 특성

시멘트 종류 및 플라이애시 치환율에 따른 콘크리트의 슬 럼프와 공기량을 Fig. 3에 나타내었다. 앞서와 마찬가지로 시 멘트의 분말도에 차이를 나타내고 있기 때문에 고분말도 시 멘트를 사용한 배합의 경우 중PC를 사용하였고, 보통 포틀랜 드 시멘트를 사용한 배합에는 준PC를 사용하였으며, 모든 배 합에서 목표 슬럼프 및 공기량으로 설정한 180±25 mm와 4.5± 1.5%를 만족하는 결과를 나타내었다.

Fig. 3

Slump and air content

3.3.2. 경화 콘크리트의 압축강도 특성

시멘트 종류 및 플라이애시 치환율에 따른 압축강도 시험 결과를 Fig. 4와 Table 8에 나타냈다. 재령 1일 이전에서는 플 라이애시를 20% 이상 치환한 배합의 경우, 보통 포틀랜드 시 멘트만 사용한 경우보다 강도 값이 낮게 측정되었으며, 치환 율 20%에서 70~85%의 강도 값, 치환율 30%에서 55%의 강도 값이 측정되었다. 그러나, 재령 1일이 경과한 시점에서는 플 라이애시 30%를 치환한 배합을 포함한 모든 배합에서 강도 값이 역전되어 꾸준히 높은 강도를 나타내었다. 또한 재령 1 일~2일 사이에서 빠른 강도 발현을 나타내다가 2~3일 시점에 서 강도발현이 느려지는 현상을 나타내었으며, 이후 지속적 인 강도발현이 이루어지는 것을 나타내고 있다. 이것은 포졸 란 반응을 하는 물질인 플라이애시의 영향으로 강도발현이 느려졌다가 이후 수화반응 속도가 빠른 고분말도 시멘트에 의해 포졸란 반응이 활성화됨에 의한 것으로 판단된다.

Fig. 4

Properties of compressive strength by substituted with fly ash

앞서와 같이 재령에 대한 강도발현 속도를 직선 보간에 의 해 산정해 보았을 때, 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 N320- F00의 경우 수직부재 측면 거푸집 해체 소요강도인 5 MPa, 수 평부재 밑면 거푸집 해체 소요강도인 14 MPa에 도달하는 재 령이 각각 27시간, 83시간으로 산출되었다. 그리고 고분말도 시멘트에 플라이애시를 10% 치환한 HF288-F32의 경우 5 MPa, 14 MPa에 도달하는 시간이 각각 20시간, 43시간이며, HF256- F64는 각각 24시간, 48시간이고, 마지막으로 플라이애시를 30% 치환한 HF244-F96의 경우 각각 27시간, 61시간으로 산 출되었다. 산출된 결과를 통해 고분말도 시멘트에 플라이애 시를 10% 치환한 경우는 수직, 수평부재의 거푸집 해체 시기 가 각각 7시간, 40시간 단축 가능하고, 플라이애시를 20% 치 환한 경우는 거푸집 해체 시기가 수직부재 3시간, 수평부재 35시간 단축 가능한 것으로 나타났다. 마지막으로 플라이애 시를 30%까지 치환하여 사용해도 수직부재 거푸집 해체 시기 에 지연이 발생되지 않으며, 수평부재 거푸집 해체 시기는 22 시간 단축 가능한 것으로 나타났다.