콘크리트 논문 번역(한국어 원본)3.1 굳지않은 콘크리트의 특성
Fig. 2는 수축저감용 혼화제(admixture for reducing shrinkage) 사용량에 따른 플로(flow)를 나타낸 그래프이다.
먼저, Plain배합의 슬럼프 플로는 654 mm로 목표 슬럼프 플로를 만족하는 것으로 나타났다.
BO 및 WO를 사용한 경우의 유동성은 사용량 1%에서 각각 593 mm 및 605 mm로 Plain에 비해 각각 9% 및 7%씩 감소하였고 또한 치환율의 증가에 따라서도 감소하여 사용량 2%에서는 495 mm 및 500 mm로 Plain에 비해 각각 24% 및 23%씩 감소하는 것으로 나타났는데 이는 유지류의 사용량만큼 단위수량(unit water)이 감소되었기 때문으로 판단되며, 선행 모르터(mortar) 실험5)에서는 약간의 볼베어링 작용을 확인할 수 있었으나 콘크리트에서는 굵은 골재의 영향으로 효과를 볼 수 없었다.
RS의 경우 사용량 1% 및 2%에서 플로(flow)는 각각 710 mm 및 678 mm로 1%의 경우 목표 범위를 약간 상회하는 것으로 나타났으며, EA는 치환율(substituted ratio) 1%에서 656 mm, 2%에서 515 mm로 모두 목표 범위를 만족하였지만, 치환율이 증가할수록 유동성은 다소 감소하는 것으로 나타났다. RS는 다른 수준들이 Plain에 비해 유동성이 떨어지는 것과 달리 증대되는 결과를 나타냈는데 이는, 알콜계로서 물보다 점성이 작고 알코올의 가수분해(hydrolysis)로 인한 단위수량 증가효과에 기인한 것6)으로 사료된다. 또한 EA의 경우 바인더에 대하여 사용할 경우 분체량(binder)의 증가로 인한 점성 증가 및 급격한 에트린자이트(ettringite) 생성에 의한 팽창으로 인해 유동성이 감소된 것으로 사료된다.
Fig. 3은 수축저감용 혼화제 사용량에 따른 공기량을 나타낸 그래프이다.
Plain의 공기량은 3.2%로 목표 범위를 만족하였고, SO 및 WO의 공기량은 1.8%∼2.2%의 범위를 나타나 Plain에 비해 감소하는 것으로 나타났으며, 치환율의 변화에 따라서는 큰 차이를 보이지 않았다. RS 및 EA의 공기량은 2.8∼4.0%로 모두 목표 범위를 만족하는 것으로 나타났다.
SO 및 WO의 공기량 감소는 식물성 유지 및 폐식용유지류의 비누화 반응에 의한 세공분포의 감소와도 연관이 있는 것으로 판단되며, 이로 인해 중성화(neutralization) 및 내염해성(chloride attack resistance)에 효과적일 것으로 미루어 짐작할 수 있는데 이는 식물성 유지 및 폐식용유의 사용에 따른 고성능 콘크리트(high performance concrete)의 내구성(durability) 평가를 추가 실험으로 진행하여 확인할 계획이다.
3.2 압축강도
Fig. 4는 수축저감용 혼화제 종류별 재령에 따른 압축강도를 나타낸 그래프이다.
전반적으로 거의 모든 수준에서 Plain보다 강도가 다소 높게 나타났으며, SO와 WO의 경우 일부재령에서 소폭 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
Plain의 초기재령 1일 압축강도는 19.8 MPa로 나타났고, 모든 재령에서의 압축강도는 Plain에 비해 약 15∼30%정도 증가하는 것으로 나타났다. 특히 SO 및 WO의 압축강도는 치환율 1%에서 각각 24 MPa 및 23 MPa로 나타났고, 사용량 2%에서 모두 23 MPa로 나타나 양호한 강도발현(strength development)을 나타내었다.
재령 28일에서 Plain의 압축강도는 66 MPa로 나타났고, SO 및 WO의 경우 Plain에 비해 다소 감소하였는데 사용량 1%에서 각각 63 MPa 및 64 MPa, 사용량 2%에서 모두 62 MPa로 나타났다. 또한, RS의 경우 재령 28일의 압축강도는 사용량 1%에서 69 MPa로 나타났고, 사용량 2%에서 70 MPa로 나타나 Plain보다 증가하는 것을 알 수 있었다. EA의 경우 재령 28일 압축강도는 사용량 1%에서 72 MPa로 나타났고, 사용량 2%에서 68 MPa로 나타나 양호한 강도발현 특성을 보였다.
전반적으로 압축강도는 SO 및 WO를 사용한 경우 초기재령에서는 Plain에 증가하였고, 재령이 경과할수록 다소 감소하는 것으로 나타났는데 큰 차이는 보이지 않았다.
3.3 자기수축 특성
Fig. 5는 수축저감용 혼화제 종류별 재령에 따른 자기수축 길이변화를 나타낸 것이며, Fig. 6은 1일과 28일의 각 수준에 따른 자기수축 길이변화 비율을 나타낸 것이다.
먼저, Plain의 재령 28일까지의 자기수축 길이변화율은 342×10-6으로 나타났고, 유지류를 사용한 경우 사용량 1%에서는 SO, WO, EA 및 RS의 순으로 자기수축 제어 성능이 우수하였고, 치환율 2%/B에서는 WO, SO, EA 및 RS의 순으로 자기수축 길이변화율이 작게 발생하였다. 특히 SO와 WO의 자기수축 길이변화율은 사용량 1%에서 각각 -237×10-6, -254×10-6으로 나타나 Plain에 비해 약 30∼40%, 치환율 2%에서 각각 -207×10-6, -202×10-6으로 나타나 Plain에 비해 아주 효과적으로 자기수축을 저감하는 것으로 나타났다. 또한 치환율이 증가할수록 자기수축이 저감하는 것을 확인할 수 있었다.
혼화제 종류 및 치환율 변화에 따른 자기수축 저감효과는 WO, SO, EA, RS의 순으로 양호하여 SO 및 WO는 RS 및 EA보다 고강도 콘크리트의 자기수축 저감방면에서 그 효과가 더욱 우수함을 알 수 있었다. 이는 SO과 WO의 경우 식물성 유지류로서 그 주성분인 지방산이 시멘트 수화물 중 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 가수분해를 진행하여 지방산 칼슘염을 생성하게 되는데, 이러한 생성물들이 콘크리트 경화체내의 모세관 공극을 충전시켜 수축완화 작용에 기인한 것으로 사료된다.
Fig. 7은 재령 28일의 압축강도와 자기수축 길이변화율간의 상관관계(correlation)를 나타낸 것이고, Fig. 8은 압축강도와 자기수축 길이변화율의 상관관계를 나타낸 것이다.
사용량 비교에서는 1%의 경우보다 2%의 자기수축 길이변화율이 더 적게 나타났으나 사용량 증가 대비 큰 차이를 보이지는 않았으며, 압축강도와의 관계에서는 강도가 증진될수록 자기수축 길이변화율이 커지는 것을 확인할 수 있었다. |
콘크리트 논문 번역(영어 번역본)3.1 Characteristics of fresh concrete
Fig. 2 shows flow of various amounts of shrinkage reducing admixture used.
First, slump flow of plain concrete was 654 mm and satisfied the target level.
When BO and WO were used, flows were 593 mm and 605 mm at 1% substitution, which are respectively 9% and 7% reduced from the flow of plain concrete. Flowability also decreased for higher substitution, and at 2% substitution flows were 495 mm and 500 mm, which are respectively 24% and 23% reduced from the flow of plain concrete. This is probably due to decrease in unit water proportional to amount of edible oil used. Previous mortar experiment5) showed some ball-bearing effect, but in concrete the effect was not observed due to thick aggregate.
In case of RS with 1% and 2% substitution, the flows were 710 mm and 678 mm, respectively. Flow for 1% substitution was slightly above the target level. Flow of EA was 656 mm at 1% substitution and 515 mm at 2% substitution, satisfying the target range. However, flowability slightly decreased with increase in substitution ratio. Result from RS was different from other conditions that showed lower flowability compared to the plain concrete. Higher flowability in RS is attributed to alcohol functional group, which has lower viscosity than water and increase in unit water from hydrolysis of alcohol6). Also for case of binder, when used to binder, flowability is thought to have decreased from increased viscosity by binder increase and expansion from rapid generation of ettringite.
Fig. 3 shows air content with respect to amount of shrinkage reducing admixture used.
Air content of plain concrete was 3.2% and satisfied target range, and air contents of SO and WO were in the range of 1.8 ~ 2.2% and were lower compared to the plain concrete. There was no significant change in air content with respect to the substitution ratio. Air contents of RS and EA were 2.8~4.0%, thereby satisfying the target range.
Reduction of water content in SO and WO may be related to reduction in pore distribution by saponification of vegetable oil and waste oil. From this hypothesis, SO and WO is expected to be effective for neutralization and chloride attack resistance. This possibility will be confirmed in a future study by evaluating durability of high performance concrete with vegetable and waste oil additive.
3.2 Compressive strength
Fig. 4 shows compressive strength with respect to age of each shrinkage reducing admixture.
In general, almost all levels showed higher strength compared to plain concrete. For SO and WO, strength was slightly decreased for some ages.
Compressive strength of plain concrete at initial age (day 1) was 19.8 MPA. For all ages, compressive strength for concretes with shrinkage reducing admixture were about 15~30% larger than that of plain concrete. Especially, compressive strengths of SO and WO at 1% substitution were respectively 24 MPa and 23 MPa, and 23 MPa for both SO and WO at 2% substitution, thereby showing satisfactory strength development.
At age of 28 days, compressive strength of plain concrete was 66 MPa while strengths of SO and WO were slightly smaller than this value; strengths at 1% substitution were respectively 63 MPa and 64 MPa, and both 62 MPa at 2% substitution. Also in case of RS, compressive strength at age of 28 days was 69 MPa at 1% substitution and 70 MPa at 2% substitution, which are larger than strength of plain concrete. EA showed good strength development at age of 28 days, having compressive strength of 72 MPa at 1% substitution and 68 MPa at 2% substitution.
Overall, compressive strengths for SO and WO were larger than strength of plain concrete at initial age. The difference between strengths of SO/WO and plain concrete decreased with aging, but change was not significant.
3.3 Characteristics of autogenous shrinkage
Fig. 5 shows length change by autogenous shrinkage with respect to age of each shrinkage reducing admixture, while Fig. 6 shows rate of length change between day 1 and day 28 for each substitution level.
First, rate of length change for plain concrete was 342×10-6. When edible oil was used at 1% substitution, admixtures in the order of decreasing autogenous shrinkage control performance are: SO, WO, EA, and RS. Admixtures oils at 2% substitution in the order of increasing rate of length change by autogenous shrinkage are: WO, SO, EA, and RS. Especially, rate of length change by autogenous shrinkage in SO and WO at 1% substitution were respectively -237×10-6 and -254×10-6, which are smaller by 30~40% than the rate of plain concrete, and at 2% substitution were respectively -207×10-6 and -202×10-6. These results show that SO and WO very effectively reduces autogenous shrinkage with respect to the plain concrete. Also, autogenous shrinkage was reduced at higher substitution ratio
Admixtures in the order of decreasing autogenous shrinkage control performance are: WO, SO, EA, and RS. SO and WO were shown to have superior effectiveness in reducing autogenous shrinkage of high strength concrete than RS and EA. This difference is thought to arise from fatty acid in SO and WO, which are vegetable oil admixtures, which undergoes hydrolysis with Ca(OH)2, a hydrate in the cement, to produce fatty acid calcium salts. These salts would fill capillary pores in the concrete paste and thereby mitigate shrinkage.
Fig. 7 shows correlation between compressive strength at age of 28 days and rate of length change by autogenous shrinkage, and Fig. 8 shows correlation between compressive strength and rate of length change by autogenous shrinkage
In comparing substitution ratios, rate of length change by autogenous shrinkage was lower in 2% substitution than 1% substitution but the difference was not significant. Rate of length change increased with larger compressive strength. |
