3.1 슬럼프 및 공기량

표 4에 수준별 슬럼프와 공기량 측정 결과 값을 나타내었다. 수준에 따른 슬럼프의 변화량은 크지 않았으며, 수화열저감재가 첨가되면 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 실험실환경의 경우 시험체 수준별로 각각 130mm, 150mm, 150mm, 170mm로 나타났으며 중용열시멘트를 사용한 수준에서 가장 높게 나타났고 수화열저감재가 들어간 수준은 다소 낮게 나타났다. 서중환경에서는 각각 160mm, 150mm, 170mm, 160mm로 큰 편차를 보이지 않은 경향을 나타냈다. 슬럼프는 실험실환경이 서중환경보다 다소 적게 평가되었지만 수화열저감재의 첨가량이나 첨가유무에 따른 차이를 확인하기는 어려웠다. 공기량은 모든 수준에서 목표 공기량인 4.5 wt.% 에 근접한 측정값을 나타냈으며 슬럼프와 같이 수화열저감재의 첨가량이나 첨가유무, 환경조건의 영향은 크지 않은 것으로 판단된다.

3.2 응결시간 및 간이단열온도

그림 4에 실험실환경과 서중환경에서 수준별 간이단열온도 곡선을 나타내고 최대온도를 표시하였다. 실험실환경(비빔온도 24±2℃)보다 서중환경(비빔온도 30±2℃)에서 수화열저감재 첨가에 따른 수화열저감효과와 최대온도의 도달시간 지연효과가 크게 나타났다. 환경조건에 관계없이 수화열저감효과와 도달시간 지연효과는 스트론튬계 수화열저감재 3wt.%를 첨가한 시험체가 MHC보다 낮게 나타났지만 5wt.%를 첨가한 시험체는 MHC를 상회하는 결과를 나타내었다. 또한, 두 조건에서 모두 OPC가 가장 수화발열이 크고 최대온도의 도달시간이 빠르게 나타났다.

실험실환경에서 수화열저감재를 사용한 OPC_HR3_R, OPC_HR5_R의 최대온도는 각각 55.8℃, 48.2℃로써 OPC_R보다 각각 6%, 19%가 저감된 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 최대온도 49.7℃를 나타낸 MHC_R과 비교하여 보면 OPC_HR3_R은 수화발열저감효과가 10%정도 저하하지만, OPC_HR5_R의 수화발열저감효과는 상회하는 경향을 보인다. 실험실환경에서는 스트론튬계 수화열저감재 사용에 따른 수화발열저감효과가 OPC_HR5_R에서 가장 큰 것으로 나타났다. OPC_HR3_R와 OPC_HR5_R 모두 최대온도 도달 후 OPC_R에 비해 온도저하곡선의 기울기가 완만해지는 경향을 보였는데 이는 수화열저감재의 응결지연효과 때문인 것으로 판단된다. 이러한 응결지연효과는 최대온도 도달 후 급격한 온도저하로 인한 응력발생 위험성을 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

서중환경에서는 초기 비빔온도가 7℃이상 상승한 상태에서 배합을 실시하여 최대온도가 높고 도달시간이 실험실환경보다 빠르게 나타났다. 최대온도의 경우, OPC_HR3_H, OPC _HR5_H에서 각각 61.5℃, 52.9℃로 수화열저감재 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향을 나타내어 각각 8%, 21%의 수화발열저감효과를 나타냈다. 또한, 실험실환경에서의 결과와 유사하게 OPC_HR5_H의 수화열저감효과가 MHC_H를 상회하는 것으로 나타났으며, 수화열저감재 첨가에 따른 최대온도 도달 이후의 기울기가 완만하게 나타나 앞서 언급한 바와 같이 급격한 온도저하로 인한 응력발생 위험성을 저감할 수 있다고 판단된다.

서중환경에서 OPC_HR3_H, OPC_HR5_H의 수화발열저감효과는 실험실환경에 비해 각각 2%씩 높게 나타나 서중환경에서 효과가 증진되는 것을 확인할 수 있다.

그림 5와 표 5에 실험실환경과 서중환경의 응결시간을 수준별로 나타내었다. 초기 비빔온도의 상승으로 인하여 서중환경에서 초결 발현시간이 짧게 나타났으며, 수화열저감재의 첨가량이 증가함에 따라서 종결시간이 지연되는 효과를 확인할 수 있었다. OPC_R의 초결시간은 385분으로 가장 빠르게 나타났으며 OPC_HR3_R, OPC_HR5_R, MHC_R에서는 각각 400, 420, 405분으로 OPC_HR5_R이 가장 느리게 나타났다. 종결시간은 OPC 수준에서 470분으로 나타났으며, 수화열저감재 첨가량이 증가함에 따라 540, 570분으로 느리게 나타남에 따라 수화열저감재의 응결시간 지연효과를 확인할 수 있었다. OPC_HR3_R은 MHC_R에 비해 종결시간이 빠르게 나타났지만, OPC_HR5_R은 MHC_R에 비해 종결시간이 길어지는 것으로 나타나 수화열저감재의 첨가량 증가에 따라 응결시간 지연효과가 커지는 것을 확인할 수 있었다.

서중환경에서는 비빔온도가 높아 수화반응이 촉진되어 응결이 빠르게 나타났다. OPC_H에서 200분에 초결이 되었으며, 수화열저감재 첨가량이 증감함에 따라서 각각 140, 135분, MHC_H이 135분으로 큰 편차를 나타내지 않았다. 종결시간의 경우는 OPC_H에서 365분을 나타내었고, 수화열저감재 첨가량이 증가함에 따라 380, 385분, MHC_H에서 375분으로 나타났다.

초결과 종결 사이의 경과시간(Final-Initial time)을 비교하여 볼 때, OPC_R은 85분으로 빠르게 나타났다. OPC_HR3_R, OPC_HR5_R, MHC_R에서는 각각 140, 150, 145분을 나타냈으며, 수화열저감재 첨가에 의한 응결시간은 OPC에 비해 약 60분정도 지연되는 것을 확인할 수 있다. 한편, OPC_ HR3_H, OPC_HR5_H, MHC_H에서는 각각 240, 250, 240분으로 타나나 OPC_H에 비하여 약 75분의 지연효과를 확인할 수 있었다. 또한, OPC_HR3_H와 MHC_H가 경과시간이 유사하게 나타났지만 OPC_HR5_H에서는 10분정도 더 지연할 수 있는 것을 확인하였다. 서중환경에서 수화열저감재를 첨가한 시험체의 초결과 종결 사이의 경과시간이 실험실환경보다 약 100분 이상 지연되는 것을 통하여 실험실환경보다 서중환경에서 응결시간 지연효과가 커지는 것을 확인할 수 있었다.

그림 6에 초결과 종결 사이 구간의 평균온도와 응결 경과시간의 관계를 나타내었으며, 두 환경조건에서 모두 수화열저감재 첨가에 따른 응결지연효과를 확인할 수 있었다. 수화열저감재 첨가량이 늘어날수록 응결지연효과가 커지는 것으로 나타났으며, 특히 OPC와 OPC_HR5 사이의 편차가 실험실환경보다 서중환경에서 더 크게 나타났다. 초결과 종결사이 평균 온도는 OPC_HR3_H가 MHC_H와 유사한 결과를 나타냈지만 OPC_HR5_H에서는 평균온도가 32℃를 넘지 않은 것을 통하여 수화열저감재의 온도저감효과가 MHC를 상회하는 것으로 판단된다. 또한, 수화열저감재가 첨가된 시험체의 경우, 실험실조건보다 서중조건에서 수화열저감효과와 응결시간 지연효과가 커지는 결과로 미루어 볼 때 스트론튬계 상전이 물질의 흡열반응이 실험실환경보다 서중환경에서 더 효과적이라 판단된다.

3.3 건조수축 및 압축강도

그림 7에 실험실환경과 서중환경에 따른 80일 재령까지의 건조수축 측정값을 나타내었다. 서중환경에서 실험실환경보다 건조수축량이 커졌으며 이는 온도가 높은 환경에서 수분증발량이 커져 나타난 것으로 판단된다. 실험실환경에서는 OPC_HR3가 60일 재령 이전에서 가장 작은 값을 나타내었지만 이후 MHC가 더욱 작은 값을 나타냈다. 서중환경에서는 실험실환경과 다르게 건조수축량이 역전되는 경향 없이 스트론튬계 수화열저감재의 첨가량이 증가함에 따라 OPC와의 편차가 크게 나타났으며, 건조수축량이 작아지는 경향을 나타냈다. 또한, 초기 재령부터 수화열저감재를 첨가한 시험체가 MHC보다 작은 건조수축량을 나타내었다.

그림 8에 실험실환경과 서중환경에 따른 압축강도 측정결과 값을 나타내었다. 전체적으로 수화열저감재를 첨가한 시험체의 압축강도가 OPC에는 미치지 못하였지만 OPC_HR3은 MHC의 압축강도를 상회하는 결과를 나타내었다. 이는 수화열저감재의 첨가에 의해 수화반응으로 인한 수화발열이 적어져 적산온도가 저하됨으로써 충분한 강도발현이 이루어지지 않는 것으로 판단된다.

실험실환경에서 재령이 길어질수록 OPC_HR3_R, OPC_ HR5_R, MHC_R의 압축강도 편차가 커지는 경향을 나타내었으며, OPC의 압축강도에 미치지 못하였다. 서중환경에서는 비빔온도가 높아 실험실환경보다 강도발현이 빠르게 나타났고, 실험실환경과 다르게 재령에 따른 압축강도발현 편차가 크지 않은 경향을 보였다. 하지만 실험실환경과 유사하게 OPC에 미치지 못하는 결과를 보였다.

환경조건에 관계없이 압축강도 발현은 OPC, OPC_HR3, MHC, OPC_HR5 순서로 나타났으며 OPC_HR5에서는 급격한 압축강도 저하 경향을 보였다. 이처럼 수화열저감재 첨가량이 5wt.%가 되면 수화발열 최대온도를 크게 저감시킬 수 있지만 중용열시멘트를 사용한 경우보다 강도발현 저하가 크다. 하지만 수화열저감재 3wt.%를 첨가하면 수화열저감효과 및 강도발현 측면에서 모두 중용열시멘트보다 우수한 성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

따라서, 본 연구의 결과로 미루어 볼 때 스트론튬계 수화열저감재를 3wt.% 첨가하는 것이 유리할 것으로 사료되며, 향후 첨가량을 좀 더 세분화하여 추가적인 검토를 진행할 예정이다.