2.1 실험계획

본 연구에서는 보수 모르타르의 최적 배합을 도출하기 위 하여 Table 1에서와 같이 3개의 시리즈의 실험을 설정하고 순 차적으로 검토하였다.

Table 1

Mix proportions

실험 순서는 실리카흄(SF)과 고로슬래그 미분말(GGBS)의 혼입율을 변수로 한 실험(Case 1) 과 폴리머의 혼입율을 변수 로 한 실험(Case 2)에 대하여 압축강도, 휨강도, 부착강도 특 성을 확인한 후 각각의 Case로부터 적정 배합을 선정하고, 팽 창재의 혼입율을 변수로 한 실험(Case 3)을 통하여 건조수축 변화 및 내염해 특성을 확인한 후 최적 배합을 도출하였다. 각 Case 별 배합표는 Table 1에 나타내었다.

2.2 사용 재료

보수 모르타르의 제반 물성을 검토하기 위해 본 연구에서 사용한 각 재료의 물리·화학적 성질을 Table 2 ~ 5에 나타내었 다. 시멘트 대체재로 활용된 순환유동층 보일러애시는 여수 H 발전소에서 발생한 것으로, 순환유동층 보일러애시를 전처 리함에 따라 페이스트의 강도가 크게 증가한다는 기존의 연 구 결과(^{Kang, 2018})를 참고하여 전처리를 실시하여 사용하 였다. 잔골재는 인천 옹진군에서 채취된 세척사의 5호사와 6 호사를 혼합하여 이용하였으며, 유동화제는 분말 형태의 I사 의 PC계 유동화제, 폴리머는 분말 형태의 H사의 EVA계 폴리 머, 팽창재는 D사의 CSA 팽창재를 이용하였다.

Table 2

Physical properties and chemical composition of CFBC ash

Table 3

Average particle size and chemical composition of SF and GGBS

Table 4

Physical properties of agents

Table 5

Physical properties of polymer

2.3 실험 방법s

3.1 혼화재 혼입에 따른 기초물성 변화

Table 6에 Case 1에 대한 압축강도, 휨강도, 부착강도 및 플 로 값을 나타내었다. Case 1의 압축강도 및 휨강도 시험 결과, 모든 배합에서 28일 기준 값인 20 MPa, 6 MPa를 만족하였다.

Table 6

Mechanical properties of Case 1 and Case 2

실리카흄과 고로슬래그 미분말을 혼입한 경우, 배합의 작업 성을 확보하기 위하여 단위수량의 양을 증가시켰다. 물-바인 더 비가 증가되었음에도 전체적으로 압축강도 값이 커지는 결 과를 나타내었다. 또한, 압축강도에 대한 영향은 고로슬래그 미분말보다 실리카흄이 컸으며, 이는 높은 분말도를 가진 실리 카흄의 필러 효과와 포졸란 반응에 의한 것으로 사료된다.

Case 1의 경우 부착강도는 모든 배합이 28일 기준 값인 1.0 MPa을 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 작업성과 관련된 플로 값은 모든 배합에서 목표 값인 195 ± 5mm를 만족하는 것을 확인하였다. 또한, 고로슬래그 미분말 보다 실리카흄의 혼입양이 많을수록 작업성은 좋아짐을 확인하였으며, 이는 실리카흄의 입자형태가 구형임에 따른 것이라 사료된다.

이와 같이 Case 1의 모든 배합에 대한 기초 물성을 검토한 결 과, 압축강도 및 작업성에서 우수한 결과를 보인 AS10G0 배 합을 Case 2의 기본 배합으로 선정하였다.

3.2 폴리머 혼입에 따른 기초물성 변화

Table 6에 폴리머를 혼입한 Case 2 배합에 대한 압축강도, 휨강도, 부착강도 및 플로 값을 나타내었다.

압축강도 및 휨강도 시험 결과, 모든 배합에서 28일 기준 값 인 20 MPa, 6 MPa을 만족하는 것을 확인하였다. 또한, 폴리 머가 혼입됨에 따라 압축강도가 저하하는 경향을 보였다. 이 는 폴리머 복합체가 형성되는 과정에서 폴리머 입자들이 결 합재 입자와 배합수의 접근을 방해하면서 수화를 지연시키고 팽창을 유도하기 때문이라 사료된다.

부착강도의 경우, 폴리머를 혼입하지 않은 AS10G0 배합을 제외한 모든 배합이 28일 기준 값인 1.0 MPa을 만족하였으며, 폴리머를 1.0 % 이상 혼입하더라도 부착강도 값의 증진은 크 지 않음을 확인하였다. 작업성과 관련된 플로 값은 모든 배합 에서 목표 값인 195 ± 5mm를 만족하는 것을 확인하였으며, 폴리머의 혼입율이 높아질수록 작업성이 나빠짐을 확인할 수 있었다.

이와 같이 Case 2의 모든 배합에 대한 기초 물성을 검토한 결과, 부착강도 및 작업성에서 우수한 결과를 보인 AP1.0 배 합을 Case 3의 기본 배합으로 선정하였다.

3.3 팽창재 혼입에 따른 기초물성 변화

Fig. 1 ~ 4 에 Case 3 배합에 대한 압축강도, 휨강도, 부착강 도 및 플로 값을 나타내었다. 압축강도, 휨강도 및 부착강도 시험 결과, 모든 배합에서 28일 기준 값인 20 MPa, 6 MPa 및 1.0 MPa을 만족하는 것을 확인하였다. 하지만, 팽창재 혼입율 4.5%를 혼입한 AE 4.5 배합의 경우 압축강도, 휨강도 및 부착 강도가 다른 배합보다 상대적으로 저하하는 경향을 확인하였 다. 이는 팽창재의 영향으로 시험체에 Fig. 5와 같이 미세한 균 열이 발생함에 따른 것이라 판단된다. Fig. 2, 3

Fig. 1

Compressive strength by mixing type

Fig. 2

Flexural strength by mixing type

Fig. 3

Flow by mixing type

Fig. 4

Bond strength by mixing type

Fig. 5

Fine surface cracks on the specimen

작업성과 관련된 플로 값은 모든 배합에서 목표 값인 195 ± 5mm를 만족하였으며, 팽창재의 혼입율과의 상관 관계는 확 인할 수 없었다.

Fig. 6은 Case 3 시험체의 길이변화 시험 결과를 나타내고 있다. 건조수축에 대한 길이변화 시험 결과, 팽창재 혼입율 3.5 %에서 보수 모르타르의 28일 길이변화율이 -0.01 % 이내 로 다른 배합에 비해 우수한 건조수축 성능을 나타냈으며, 팽 창재 혼입율 4.5 %에서는 초기 보수 모르타르의 팽창이 많이 일어나면서 길이 방향으로 미세한 균열이 발생됨에 따라 수 축이 증가하는 경향을 확인하였다.

Fig. 6

Change in length of the specimens

상기의 결과를 토대로 Case 3의 모든 배합에 대한 기초 물 성을 검토한 결과, 팽창재를 3.5 % 혼입한 AE3.5 배합이 압축 강도, 휨강도, 부착강도에서 우수하였으며, 길이변화율 또한 낮다는 점에서 폴리머 혼입 보수 모르타르에 가장 적합한 배 합으로 판단된다.