복합열화를 받는 부순모래 모르타르의 기초적 물성에 대한 실험적 연구

Abstract

본 연구에서는 각종 열화환경에 노출된 시멘트 모르타르의 기초적 물성에 대한 연구를 위해 OPC만 사용하거나 플라이애쉬를 단위시멘트량의 20% 치환한 모르타르 시험체를 제작하였다. 제작된 시험체를 각각 수중양생, 동결융해, 동결융해와 동시에 10% 황산염에 침적시킨 복합열화의 환경에 노출시켜 0, 30, 60, 90, 180, 240, 300cycle에서의 외형변화, 중성화, 초음파시험, 길이변화, 단위중량 및 압축강도의 변화를 측정하였다. 이들을 중심으로 콘크리트 열화기구 및 그 변화를 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 각종 열화환경에 따른 외형변화를 관찰한 결과 동결융해와 복합열화에 양생시킨 두 경우 대체로 180cycle 이후 가장자리부터 미세한 균열이 나타났으며, 특히 복합열화의 경우 240cycle 이후에는 박리 및 탈락현상이 뚜렷하게 나타났다. (2) 3가지로 노출조건을 달리한 모르타르 시편을 Al-Amoudi가 제안한 6단계의 외관등급 분류기준에 준하여 평가해본 결과 수중양생을 실시한 경우에는 양생기간에 관계없이 등급의 변화가 없었으나, 동결융해와 복합열화를 실시한 경우에는 두 경우 모두에서 cycle이 진행될수록 열화나 중량손실이 심해짐을 알 수 있었다. (3) 중성화시험의 결과를 살펴보면 수중양생의 경우 중성화가 거의 관찰되지 않았으나 동결융해와 복합열화의 경우 180 cycle에서 표면부에 중성화가 발생하여 cycle가 증가함에 따라 그 중성화 깊이 역시 커짐을 알 수 있었다. 이는 반복되는 동결융해 및 복합열화에 의한 시멘트 조직의 열화로 인하여 탄산가스의 침투가 활발히 이루어진 결과라 생각된다. (4) 결합재의 종류 및 양생조건을 달리한 경우의, 길이변화를 살펴보면 동결융해와 복합열화의 환경 하에서 플라이애쉬를 첨가한 시편의 경우가 OPC 시편에 비하여 변화가 적게 일어남을 볼 수 있다. 이는 열화환경에서 모르타르의 미세구조가 더 치밀하여 건조수축의 발생이 적었기 때문이라 생각된다. (5) 초음파실험을 실시한 결과를 종합해보면 수중양생에서 꾸준한 속도증가를 보인 반면 동결융해와 복합열화의 경우 속도감소를 나타내고 있는데, 이는 동결융해에 의한 시편 내부의 미세한 균열 발생과 황산염에 의한 시멘트조직의 연화작용에 의해 초음파 펄스의 감소가 발생되었음을 알 수 있다. (6) 단위중량 변화율을 비교해 보면 동결융해와 복합열화의 환경에 노출될 경우 OPC 시편과 플라이애쉬를 첨가한 시편 모두 꾸준하게 감소하는 것으로 나타났으며, 플라이애쉬를 첨가한 시편이 OPC시편에 비하여 변화율의 감소가 적어 양호한 저항성을 나타내었다. (8) 결합재의 종류와 양생조건을 달리한 경우의 압축강도변화율은 동결융해, 복합열화의 경우 플라이애쉬를 첨가한 경우가 OPC 시편에 비하여 변화율의 감소가 적게 나타나 강도측면에서도 다른 실험들과 유사한 값을 나타냄을 볼 수 있었다. (9) 양생조건의 경우 수중양생을 실시한 시편의 경우 모르타르의 성능이 향상됨을 보인 반면에 동결융해와 복합열화의 경우 조직의 열화로 인하여 cycle이 반복됨에 따라 모르타르시편의 성능이 저하됨을 알 수 있었으며, 또한 동결융해에 비하여 복합열화의 경우가 더욱 심한거을 볼때 물리적인 작용보다 물리 화학적인 복합작용에 의해 시편의 손상도가 증가함을 알 수 있었다. (10) 플라이애쉬를 첨가한 경우 장기적인 침해를 고려하였을 때 OPC 시편에 비하여 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 이는 플라이애쉬가 잠재수경성을 가져 침해가 지속적으로 발생되더라도 OPC 시편에 비하여 내부의 조직이 치밀해진 결과라 생각된다.

Concrete is largely affected by physical and chemical damage. The best example of physical damages are freezing-thawing, sea wave, etc., and the ones for chemical damages are sulfate attack, neutralization and penetration of chlorine. Each of the examples has been looked at individually in previous studies and the results are already available. However there is a lack of scientific results that takes into account both physical and chemical damage. This study aims to explore the combination effects of freezing-thawing and complex damage and the results have been illustrated by way of physical characteristics i.e. change of length tests, unit weight tests, compression strength test, neutralization damage test and ultrasonic tests.