환경시멘트

목차

건설분야의 신소재 응용 방향

복합재료로서의 시멘트·콘크리트계 신소재의 개발과 적용

시멘트·콘크리트계 폐기물 재활용 소재의 개발과 적용

시멘트·콘크리트계의 친환경·주거용 신소재의 개발 방향

미래의 건설환경과 시멘트·콘크리트의 역할

환경재료로서의 시멘트 콘크리트의 활용

콘크리트의 내구성

고성능 콘크리트의 적용과 향후 이용방안

맺음말 - 고성능 콘크리트의 향후 이용방안 및 전망

본문내용

850
1040
0.04
1.3
N1-S10
342
-
38
164
850
1040
0.04
1.5
N1-F15,S10
285
57
38
164
850
1040
0.04
1.6
H1-Control
550
-
-
154
609
1142
-
1.8
H1-F15
467.5
82.5
-
154
609
1142
0.04
1.7
H1-S10
495
-
55
154
609
1142
0.04
1.7
H1-F15,S10
412.5
82.5
55
154
609
1142
0.04
1.6
N5-Control
380
-
-
164
850
1040
-
1.2
N5-F15
323
57
-
164
850
1040
0.04
0.6
N5-S10
342
-
38
164
850
1040
0.04
0.8
주)N1-, H1- : 1종시멘트 배합, N5- : 5종시멘트 배합
AEA: 공기연행제(air-entraining agent),
HRWRA: 고성능감수제(high-range water-reducing admixture)
<표-2>. 슬럼프, 공기량, 단위중량
실험변수
슬럼프, cm
공기량,
%
단위 중량,
ton/m3
배합 직후
1시간 후
N1-Control
19.0
9.0
1.8
2.39
N1-F15
16.0
6.5
3.6
2.37
N1-S10
18.5
7.5
3.5
2.37
N1-F15,S10
19.0
12.5
4.1
2.40
H1-Control
19.5
9.0
1.6
2.37
H1-F15
19.0
11.0
4.2
2.36
H1-S10
20.5
10.5
4.0
2.39
H1-F15,S10
18.5
9.0
3.8
2.42
N5-Control
19.5
11.0
1.6
2.41
N5-F15
20.5
11.5
4.1
2.42
N5-S10
21.0
10.5
3.9
2.43
(1) 굳지않은 콘크리트의 특성
고성능 콘크리트의 굳지않은 특성을 표2에 나타냈다. 슬럼프는 대체로 배합직후 18cm 이상, 1시간 경과 후 10cm 내외로 매우 우수한 유동성을 나타냈으며, 심각한 재료분리는 관찰되지 않았다. 그러나, 재료분리와 블리딩에 대해서는 고성능 감수제의 종류에 따라 다소 차이를 나타낼 수 있으므로, 반드시 사전에 고성능 감수제의 적합성에 대한 고려가 필요할 것으로 사료된다. 공기량은 목표 공기량인 4% 내외로 나타났으며, 단위중량은 대체로 보통 콘크리트와 큰 차이를 나타내지 않았다.
(2) 압축강도
그림2에 나타낸 바와 같이 압축강도는 N5- (3) 염소이온투과성(chloride permeability)
콘크리트의 투과성은 앞서 서술한 바와 같이 내구성의 가장 기본적인 척도가 된다. 이를 측정하는 방법으로 water permeability를 측정하는 방법15, gas permeability16를 측정하는 방법 등이 있으나, 두 방법 모두 오랜 시간이 소요될 뿐 아니라 고성능 콘크리트의 경우 침투량이 매우 적기 때문에 소요의 기간에 투과성을 측정하기는 매우 어렵다. 반면, 염소이온을 전기적으로 촉진침투시키는 방법(RCP, rapid chloride permeability test)17은 상대적으로 이런 단점을 극복할 수 있다. 다만, 이 실험방법으로 측정된 전하량으로부터 직접 투수계수를 추정하기 어렵다는 점이 가장 큰 단점으로 지적된다.
<그림-2> 압축강도
<그림-3> 염소이온투과성
<그림-3>은 RCP에 의해 측정된 전하량을 배합변수별로 나타내고 있다. 압축강도의 결과와 유사하게 실리카흄 10%를 사용한 배합과 (실리카흄 10% + 플라이애쉬 15%)를 사용한 배합이 가장 낮은 전하량을 나타냈으며, 모든 배합이 'moderate'이하의 투과성을 보이고 있어 양호 또는 매우 우수한 내구성능을 확보할 수 있음을 보여주고 있다.
(4) 부식 저항성과 동결융해 저항성
그림4와 5는 각각 전위차에 의한 염소이온의 침투로 유발된 부식 저항성 실험결과와 동결융해 저항성 실험결과를 나타내고 있다. 대체로 우수한 저항
<그림-4> 전위차 촉진부식 양상
<그림-5> 동결융해 저항성
성을 보여주고 있으며, 실리카흄 배합의 경우 매우 우수한 내구성을 보이고 있다.
(5) 황산염해 저항성(resistance to sulphate attack)
고성능 콘크리트의 황산염해 저항성 실험결과, 모든 배합이 6개월 이상의 침지 후에도 이렇다 할만한 부피변화를 나타내지 않아 매우 우수한 황산염해 저항성을 보여주고 있다.
경제성 분석
오병환 등은 연구보고서에서 개발된 고성능 콘크리트의 경제성을 간략히 분석하고 있다. 그에 따르면, 고성능 콘크리트의 적용은 약 2.5배까지의 콘크리트 재료비의 증가를 가져오지만, 이는 초기 건설비용의 대체로 5% 이하의 증가에 그친다고 보고하고 있다.
그러나, 이러한 건설비용의 증가는 구조물의 내구수명의 증대로 인해 유지보수비용의 상당한 수준까지 줄일 수 있을 것으로 기대되므로 구조물의 총 비용의 측면에서 볼 때는, 결국 훨씬 더 경제적인 구조물의 시공 및 관리가 가능할 것으로 사료된다.
맺음말 - 고성능 콘크리트의 향후 이용방안 및 전망
해양 콘크리트 구조물의 내구성 향상을 위해서는 고성능 콘크리트의 적용이 반드시 필요하며, 따라서, 현재의 설계기준에서도 해양 콘크리트의 물-결합재비를 45% 이하로 규정되는 등 이러한 요구를 이미 반영하고 있다. 뿐만 아니라 앞으로 내구성 설계기준이 확립된다면, 내구성에 대한 요건이 점차 더 강화될 것으로 예상되며, 따라서, 고성능 콘크리트의 적용이 더욱 가속화될 것으로 보인다.
앞서 고성능 콘크리트 배합의 예를 간략히 살펴본 바와 같이 유동성, 강도 및 내구성이 모두 우수하면서도 상대적으로 초기 건설비용의 증가는 그리 크지 않으므로, 고성능 콘크리트의 우수성은 명확하다고 할 수 있을 것이다.
반면, 해양 콘크리트 구조물의 내구성 확보를 위해 1)내구성 설계 및 해석기법 확립, 2) 내구성 평가기법, 3) 내구성을 고려한 설계기준의 정립 등을 비롯하여 아직도 해결해야 할 과제는 많이 남아 있으며, 앞으로 이를 위해 더 많은 노력을 경주해 나가야 할 것이다.

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