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ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.12 No.2 pp.41-49
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2021.12.2.041

Evaluation of Ultra High Performance Mortar Properties Using Crushed Cement and Chemical Admixture

Park, Ohseong1, Cho, Hyeongkyu2
1MS. Graduate, Department of Materials Engineering, Pukyong National University, Busan, Korea
2Senior Researcher, Energy and Environmental Division, Korea Institute of Ceramic Engineering and Technology, Jinju, Korea

⋅ 본 논문에 대한 토의를 2021년 05월 31일까지 학회로 보내주시면 2021년 06월호에 토론결과를 게재하겠습니다.


Corresponding author: Cho, Hyeong-kyu Senior Researcher, Energy and Environmental Division, Korea Institute of Ceramic Engineering and Technology, Jinju, Korea Tel: +82-10-8200-5850, Fax: +82-55-792-2469 E-mail: hkcho@kicet.re.kr
February 2, 2021 February 24, 2021 March 17, 2021

Abstract


Ultra High Performance Concrete is a construction material that has superior performance in liquidity and strength than ordinary concrete due to low water-combination materials, high-performance chemical admixture, and mineral materials and steel fibers. In this study, the optimal ultra-high performance mortar was produced by grinding with vibrational wheat to increase the powder level of cement up to 6000cm2/g. Futhermore, due to the characteristics of UHPC physical evaluation experiments were conducted according to derive optimal chemical admixture as well as cement and mineral admixture, as well as chemical admixture. physical properties such as liquidity and strength of ultra-high performance mortar using crushed cement were tested, and the goal was to achieve the target properties without mixing steel fiber and other mineral admixture considering economic feasibility. The experimental results showed that the flow value for all combinations was at a target of 180±10mm with W/B 20% SP 0.8%, maximum compressive strength of 90 MPa and flexural strength of 16.8MPa.



분쇄 시멘트 및 화학 혼화제를 활용한 초고성능 모르타르 물성 평가

박 오성1, 조 형규2
1부경대학교 재료공학과 석사과정
2한국세라믹기술원 선임연구원

초록


초고성능 콘크리트(UHPC)는 낮은 물-결합재비(W/B), 고성능 감수제(SP), 혼화재 및 강섬유(Steel Fiber)의 혼입으로 일 반 콘크리트보다 유동성, 강도 등에서 월등히 우수한 성능을 지닌 건설 재료이다. 본 연구에서는 진동밀로 분쇄하여 시멘트의 분말도를 6000cm2/g급 까지 높여 최적의 초고성능 모르타르를 제작하였다. 또한, UHPC의 특성상 시멘트, 혼화재뿐만 아니라 화 학 혼화제 혼입량에 따라 물성에 많은 차이를 나타내기 때문에 최적의 화학 혼화제를 도출하기 위하여 고성능 혼화제에 따른 물성 평가 실험도 수행하였다. 분쇄된 시멘트를 활용한 초고성능 모르타르의 유동성, 강도 등 물성 테스트를 진행하였으며, 경 제성을 고려하여 강섬유와 기타 혼화재를 혼입하지 않고 목표 물성을 달성하고자 하였다. 실험결과, 모든배합에서 플로우 값은 목표치 180±10mm를 확보하였으며, W/B 20%, SP 0.8%에서 최대 압축강도 90MPa, 휨강도 16.8MPa까지 나타났다.



    Ministry of Land, Infrastructure and Transport(MOLIT)
    20CTAP-C157556-01

    1. 서 론

    최근 국내 및 전 세계적으로 초고성능 콘크리트 (Ultra High Performance Concrete, 이하 UHPC)는 지 속가능한 차세대 건설재료로 인식되어 관심이 증가 하고 있으며(Kang and Hong, 2014), 2020년 이후 UHPC 시장 규모 역시 급증할 것으로 예상되고 있 다. 초기에는 장대 교량 위주의 토목분야에 국한되 어 사용되어 왔으나 최근에는 건축 구조물뿐만 아니 라 건축용 내⋅외장재, 바닥재, 가구 및 조형물 등 다양한 분야에 활발히 적용되고 있다(Acker and Behloul, 2004).

    초고성능 콘크리트는 100MPa 이상의 우수한 압 축강도를 보유하고 있으며, 인장하중 하에서 취성적 인 거동을 막기 위해 적절한 양의 섬유를 혼입하고 인장강도가 15MPa 이상을 나타내는 재료로 정의된 다(Russel and Graybeal, 2013). 이러한 높은 역학성능 은 0.3 이하의 낮은 물바인더 비를 갖지만 고체 혼 합물들의 입도를 최적화하여 충진 밀도를 증가시키 고 고성능 감수제를 사용하여 높은 유동특성을 갖으 면서 재료를 밀실하게 함으로써 나타난다(Aaurup, 2008). 이처럼 콘크리트에서 압축 및 인장 등 고성능 의 물성을 도출하기 위해 고성능 감수제, 섬유뿐만 아니라 바인더 분쇄를 통한 고분말도의 바인더 제조 를 통한 방법도 다양한 연구가 진행되고 있다.

    분쇄란 외부에서 입자에 힘을 가해 보다 작은 입 자로 제조하는 기계조작이다(Kim and Kim, 2016). 입 자를 미세하게 하는 것은 입자를 구성하고 있는 원 자 또는 분자의 결합을 절단하는 것이기 때문에, 분 쇄된 입자의 표면이나 내부구조의 부분적인 파괴로 활성상태가 된다. 분쇄 전 입자 내부 원자들은 일정 부분 규칙적으로 배열되어 있을 것으로 추정되며, 분쇄 과정에서 입자 내부 원자 이동(전위과정)과 원 자간 결합이 끊어져 좀 더 작은 입자로 변화될 것이 다(Sim et al., 2000). 즉 분쇄 초기에는 입자 내부에 존재하는 원자가 결합을 끊지 못한 상태에서 소폭의 이동만 이루어지나, 분쇄 후기에는 원자간 결합이 끊어져 좀 더 작은 입자로 변화될 것이다. 분쇄에 소요되는 에너지 소비가 소요되지만, 내부의 공극을 감소시킴으로서 강도 발현에 효과가 높을 것으로 예 상된다(Letelier, et al. 2017;Manzi, et al. 2017).

    본 연구에서는 최종적으로 기존의 건축 외장용 석재 패널을 대체 할 수 있는 UHPC를 활용한 건축 외장 패널 개발을 위한 선행 연구로써 목표 물성 도 출을 위하여 모르타르 레벨에서 분쇄 시멘트 및 혼 화제 종류에 따른 실험체 및 외장재 형태의 패널을 제작하고 물성 평가를 통하여 UHPC를 활용한 건축 용 외장 패널 적용 가능성을 평가하고자 한다.

    2. UHPC 및 분쇄 시멘트 관련 문헌 조사 및 현황

    UHPC를 활용한 패널은 건축영역에서 겉으로 드러나 는 마감재가 아닌, 기능으로서만 역할을 했던 한정 된 범위에서 그보다 부가가치가 높은 초고강도 성능 을 구현한 초고성능 최종 외장재로서의 역할로 진화 가능하다. 저렴하고 기본적인 구조, 공간분할 역할을 해오던 콘크리트 블록 산업은 건축물의 메인 이미지 를 나타내는 파사드의 재료로도 진화가 가능하며, 콘크리트의 높은 성형성을 활용하여 3D건축에 사용 이 가능하다. UHPC의 수요와 점유율은 전 세계적으 로 급증할 것으로 전망되며 현재 건축 및 토목 산업 의 구조체 분야에 집중되어 연구개발이 진행되어 왔 으나 유럽, 미국 등을 중심으로 UHPC를 활용한 외 장재, 조형물 등 다방면으로 활용성이 재고되고 있 다(Cho et al., 2020). UHPC 제조를 위해서 실리카 퓸 등 혼화재를 사용한 배합과 강섬유를 사용하여 인장 및 압축 강도를 극한으로 증진 시켜 연구를 진행하 는 사례가 보편적이지만, 본 연구에서는 고성능 혼 화제와 고분말도의 시멘트의 사용을 위해 기존의 분 쇄 장비를 활용한 연구 및 문헌을 조사하였다.

    고분말도 시멘트는 기존의 시멘트를 볼밀, 진동 밀, 유성밀 등의 분쇄기를 통하여 분말도를 높이는 방법이 있다. 볼밀(ball mill)은 수평축의 둘레로 회전 하는 원통 속에 분쇄하는 입자와 분쇄매체 등을 넣 어, 주로 내용물을 낙하할 때의 구의 강력한 충격력, 압축력 및 전단력에 의해서 분쇄하는 미분쇄기이다. 회전속도 N은 원심력 때문에 원통 벽에 부착한 상 태로 회전하는 한계속도 Nc=42.3/D1/2의 65∼80%로 취하는 것이 보통이다(D는 볼밀 내경). 분쇄속도는 분쇄매체와 분말의 상대적인 크기, 비중 및 경도 등 에 의해서 결정되나, 비중이 큰 매체는 작은 것보다 도 훨씬 빠르게 분쇄된다. 진동밀은 모터로 회전하 는 편심 축에 의해 진동하도록 되어 있다. 진동에 의해 장입된 볼이 원료와 함께 회전축과 반대방향으 로 움직이며, 이때 충격력과 압축력 등에 의해 분쇄 된다. 볼 장입량은 밀 내용적의 70∼90%, 원료 충전 량은 유효 공극의 100∼120%가 적합하다. 분쇄 시간 은 같은 크기의 볼밀에 비해 약 1/10이면 가능한 것 으로 알려져 있다. Fig. 1, 2는 알루미나 원료를 진동 밀과 볼밀로 분쇄한 결과를 나타낸 것이다. 동일한 평균입경을 갖도록 분쇄할 경우, 진동밀의 분쇄시간 이 짧아지고, 입도 분포 폭도 좁아지는 결과를 나타 내었다(Choo and Cho, 2017). 이들 분쇄기 내부에 장 입되는 볼의 크기도 분쇄능에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 특히 볼의 크기가 작을수록 잔사량 은 감소하는 경향을 나타낸다. 즉, 볼의 크기가 작으 면 좀 더 작은 입자로 분쇄되는 경향이 있으나, 분 쇄시간이 증가한다는 단점을 가진다.

    본 연구에서는 UHPC를 활용한 건축용 외장패널 개발을 위하여 초고강도 모르타르를 제작하고 경화 전⋅후의 물성 평가를 목적으로 실험계획을 수립하 였다. UHPC를 활용한 건축용 외장 패널을 개발하기 위한 초기 단계로써 흡수율, 충격강도, 내동해성 등 의 최종 목표 물성을 제외한 압축강도, 휨강도 등의 기초 물성을 만족시키기 위한 초기단계의 UHPC 개 발을 위하여, 본 연구에서의 UHPC 목표 성능 플로 우 180± 10mm, 압축강도 100MPa, 휨강도 18MPa 이 상을 만족하는 물성의 초고강도 모르타르 제작을 목 표로 설정하였다. 초고강도 모르타르 제조의 선행연 구로 최적 혼화제를 선정하기 위해 다양한 혼화제 종류별 플로우 테스트 및 강도 측정 실험을 진행하 였다.

    3. 화학 혼화제별 모르타르 물성 평가

    3.1 사용재료 및 배합

    사용재료로서 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 잔골 재는 KS L ISO 679에 규정되어 있는 표준사를 사용 하였으며, 혼화제는 S사의 4가지의 액상형 및 분말 형태의 혼화제를 사용하였다. SP-H 배합에 혼입된 혼화제는 일반 콘크리트용 나프탈렌계 유동화제이 며, 무색무취의 액상형 혼화제이다. SP-U 배합에 혼 입된 액상형 혼화제는 폴리카본산계로 콘크리트의 초기 경화를 촉진시키는 조강혼화제이다. 125P 배합 의 분말형 혼화제는 약 1250cm2/g급 분말도를 나타 내는 응결 지연 감수제이다. 510P 배합의 분말형 혼 화제는 고강도 콘크리트용 감수제로 5100cm2/g급 분 말도를 갖는다.

    본 실험의 배합표는 Table 1에 나타내었으며, 혼 화제별 물성확인을 위해 동일한 W/C 30%에서 진행 하였다.

    실험의 변수로 일반적인 Plain Mortar과 혼화제를 사용한 Mortar의 유동성, 압축 및 휨 강도의 측정 대 비 결과를 확인하기 위해 혼화제의 종류, 혼입량의 변수로 나타내었다.

    3.2 실험방법

    3.2.1 유동성 측정 실험 방법

    모르타르는 대형 믹서(10L)를 사용하여 혼합하였으 며, 혼화제를 사용하지 않은 Plain 배합과 액상형 고 성능 감수제를 사용한 SP-H_0.3, SP-U_0.3 배합, 분 말형 초고성능 감수제를 사용한 125P_0.3, 510P_0.3 배합으로 진행하였다. 액상형 혼화제는 시멘트 대비 0.3% 물과 함께 혼입하였으며, 분말형 혼화제는 시 멘트 대비 0.1% 실험 진행 중 투하하였다.

    유동성 측정 실험은 모르타르용 플로우 측정 장 비를 사용하여 진행하였으며, Fig. 3와 같이 250mm 원판 모양의 받침위에서 초당 1회의 다짐충격을 가 하여 모르타르의 퍼짐 정도를 버니어 캘리퍼스로 사 용하여 측정하였다.

    3.2.2 압축강도 및 휨강도 평가 방법

    실험체는 KS L ISO 679에 의거하여 40 x 40 x 160mm몰드를 사용하여 제작하였다. 믹싱 후 타설한 모르타르 실험체는 24시간 습윤 양생(온도20°C, 습도 90%)이후 재령 1, 3, 7, 28일 동안 수중양생을 거친 후 만능재료시험기를 사용하여 압축 및 휨강도를 측 정하였다. 압축강도 측정은 좌측부와 우측부에서 10mm 떨어진 지점으로 하중을 가하여 측정하였으며, 휨강도 측정은 직육면체 시편에 대한 3점 휨강도 실 험을 진행하였다. 실험 진행을 Fig. 4에 나타내었다.

    3.3 화학 혼화제별 모르타르의 물성 평가 결 과 및 분석

    3.3.1 유동성 평가 결과 및 분석

    Fig. 5은 혼화제별 제작된 모르타르의 유동성을 확인 하기 위한 플로우 테스트 결과를 나타내었다. 일반 콘크리트의 제조에 사용되는 액상형 혼화제의 사용 량이 0.3%로 분말형 혼화제보다 약 3배가량 추가 혼 입이 되었지만 SP-H_0.3배합에서는 180mm, SP-U_0.3 배합에서는 190mm로 상대적 저조한 유동성을 나타 냈다. 분말형 혼화제에서 0.1%의 적은 투입량으로 125P_0.3 배합에서는 210mm, 510P_0.3 배합에서는 220mm로 우수한 유동성을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다. Plain 배합에서는 160mm로 혼화제를 사 용한 배합에 비해 상대적으로 저조한 유동성을 갖는 것으로 확인되었다. 결과적으로 가장 적은 혼입량으 로 최대 유동성을 발현할 수 있는 혼화제는 분말형 태의 초고성능 감수제인 510P로 본 연구에서 선정하 게 되었다.

    3.3.2 압축강도, 휨강도 결과 및 분석

    Fig. 6은 혼화제별 모르타르의 압축강도 테스트 결과 를 나타낸 그래프이다. Plain 배합과 비교하여 SP-H_0.3 배합과 125P_0.3 배합은 각각 40.9MPa, 42.6MPa로 현저히 떨어지는 압축강도 값을 나타내었다. SP-U_0.3 배합과 510P_0.3 배합에서 Plain 배합과 가장 동등한 강도 범위를 나타내었다. 우수한 유동성을 확보할 수 있었던 510P 혼화제를 사용한 배합에서 강도 발 현에 있어서도 우수한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

    Fig. 7은 휨강도 테스트 결과로 혼화제의 종류에 따른 휨강도 결과는 유동성과 압축강도 결과 값에 비해 혼화제의 영향이 크지 않은 것으로 사료된다.

    4. 분쇄 시멘트 사용 모르타르 물성 평가

    4.1 실험변수

    본 연구에서 모르타르 레벨에서 실험을 진행하였다. 실험변수로 시멘트의 분말도를 6000cm2/g급 까지 분 쇄하여 혼입한 Cement Milling(CM) 그룹과 일반 보 통 포틀랜드 시멘트를 사용한 그룹으로 동일한 물시 멘트비에서 실험을 진행하였다. 초고강도 모르타르 제작을 위해 W/C 30%, 25%, 20%까지 최저 물시멘 트비에서 최대 강도를 발현시키기 위해 저하시키며 진행하였다. 섬유와 혼화재를 사용하지 않고 목표하 는 물성을 도달하기 위해 혼화제의 투입량이 배합별 로 상이한 것을 나타낸다.

    4.2 사용재료 및 배합

    본 연구에서는 대표적 연속식 분쇄기인 진동밀을 사 용하였으며 분쇄기는 실험실용으로 제작된 분쇄기이 며, 분쇄기 용량이 커지면 각각의 용량에 적합한 볼 함량 및 볼 배열 특성이 새롭게 확립되어야한다.

    사용재료로서 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 분쇄 시멘트(CM), 잔골재는 시중에 고강도용으로 사 용되는 Sand Mill을 사용하였다.

    본 실험의 배합 표는 Table 4에 나타내었으며, 혼 화제별 물성확인을 위한 W/C 30%에서 진행한 배합 과 가장 우수한 성능을 가진 분말형 고성능 혼화제 (510P)를 사용한 배합으로 나타내었다.

    4.3 유동성, 압축강도 및 휨강도 실험 평가 방법

    3.2.1 유동성 측정 실험과 동일한 실험 방법으로 진 행하였으며, 일반 보통 포틀랜드 시멘트와 CM 분류 로 하여 물시멘트비 30%, 25%, 20% 동일하게 형성 하였다. 혼화제는 전체 혼입량을 SP1과 SP2로 나누 었으며, SP1은 물을 투하하기 전 시멘트와 골재만의 믹싱 상태에서 혼입하고 이후 물을 투하한 후 믹싱 진행 중 혼입하였다. 실험 결과, 모든 믹싱 과정에서 고성능 감수제 전량을 한꺼번에 혼입하는 방법보다 두 번으로 나누어 혼입하는 방법이 유동성 향상을 나타내었다. 이는 SP1에 의한 1차 반발작용이 일어 난 상태에서 일정시간 이후 혼입된 SP2가 수화작용 이 일부 진행된 페이스트 층에서 다시 2차 반발작용 을 하여 나타난 결과로 설명될 수 있다. SP1과 SP2 의 최적 비율은 50% : 50%로 진행하였다.

    혼화제의 혼입량은 미세한 차이로도 Fig. 9와 같 이 재료분리현상 또는 믹싱 불가 현상이 발생하였 다. 강도 발현에 최적 유동성을 도달하기 위해 수차 례 실험을 진행하였으며, 그 결과로 목표 유동성을 180±10mm로 지정하였다.

    압축강도 및 휨강도 평가 방법은 3.3.2와 동일한 시험방법으로 진행하였다.

    4.4 분쇄 시멘트 모르타르의 물성 평가 결과 및 분석

    4.4.1 유동성 평가 결과 및 분석

    선행 연구의 결과로 플로우 값이 상대적으로 저조하 거나 필요이상으로 확보될 경우 오히려 강도발현에 지장이 있는 것으로 나타났다. 이에 따라, 최적의 작 업성을 확보할 수 있는 유동성에서 강도를 최대로 발현시키기 위해 플로우 값을 180±10mm로 설정하 였다.

    모르타르용 플로우 측정 장비를 사용하여 목표 플로우값 180±10mm 내에 도달하기 위해 고성능 혼 화제 투입량을 배합별로 다르게 혼입하였다. CM 배합에서 혼화제 투입량이 증가한 것은 CM의 비표 면적이 넓어져 필요 수량이 증가한 결과로 목표 플 로우 도달을 위해 혼화제 량을 추가로 혼입하였다. Fig. 10 와같이 혼화제량을 조절하여 혼입 한 결과 모든 배합에서 목표 플로우 값을 달성하였다.

    4.4.2 압축강도 결과 및 분석

    각각의 배합에 따라 제작한 실험체의 재령 별 압축 강도 측정결과를 Fig. 11, 12, 13에 나타내었다.

    Fig. 11은 W/C 30%에서 일반 포틀랜드 시멘트를 사용한 배합과 분쇄한 시멘트를 사용한 배합으로 재 령별 압축강도 결과를 나타낸 결과이다. CM 배합에 서 28일 최대 86.3MPa까지 압축강도 값이 도달했으 며, 일반 포틀랜드 시멘트를 사용한 배합보다 16MPa 가량 압축강도 증진 효과를 나타냈다. Fig 12, 13은 W/C 25%, 20%에서 일반 포틀랜드 시멘트와 분쇄 시멘트를 사용한 압축강도 결과를 재령별로 나타낸 것으로, 마찬가지로 CM 배합에서 압축강도가 15MPa 가량 증진되는 효과를 나타내고 있다.

    Fig. 14는 재령 28일에서 배합별 강도 비교 값을 나타내었다. 분쇄한 시멘트를 사용한 W/C 20% 배합 에서 최대 압축강도 90.2MPa 까지 도달한 것으로 나 타났다.

    이에 따른 결과는 CM의 비표면적이 증가함에 따라 수밀성이 증가하여 시멘트와 골재 계면 사이의 공극 을 최소화하여 충진 밀도가 향상된 결과로 판단된다.

    4.4.3 휨강도 결과 및 분석

    본 연구에서는 40 x 40 x 160mm 크기의 직육면체 시편에 대한 3점 휨강도 실험을 진행하였다. Fig. 15, 16, 17는 W/C별 일반 포틀랜드 시멘트와 분쇄시멘트 를 사용한 배합의 휨 강도 결과 값을 재령별로 나타 내었다. 모든 배합에서 CM을 사용한 휨 강도 결과 값이 증진되는 것으로 나타났다. 휨 강도 재령 28일 결과를 Fig. 18에 나타내었다. 최저 물시멘트비인 0.2 배합에서 가장 높은 휨 강도 결과로 16.8MPa을 나타 내었으며 물시멘트비가 저하됨에 따라 휨 강도 결과 값이 점차적으로 증가하는 것을 나타내고 있다.

    4.4.4 역학적 특성 결과 고찰

    UHPC의 압축강도는 주로 시멘트 복합체의 강도에 영향을 받기 때문에 W/B, 혼화제 종류 및 혼입량, 경화 전 특성의 영향 인자에 결정된다.

    본 연구에서는 동일한 유동성을 가진 초고성능 모르타르의 W/B, 배합별 혼화제 투입량, 시멘트의 분말도 차이에서 변수를 가지고 실험을 진행하였다. 혼화제 투입량은 강도에 큰 영향을 끼치지 않는 것 으로 판단되며, 가장 큰 실험적 변수로 작용한 것은 일반 포틀랜드 시멘트와 분쇄한 시멘트의 강도 결과 차이에서 나타났다. CM의 경우 일반 시멘트를 사용 한 배합보다 우수한 압축, 휨 강도를 나타내었으며 유동성이 저하되어 추가로 혼화제 투입이 되었지만 강도에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었 다. 목표 압축강도 100MPa, 휨 강도 18MPa을 도달 하기 위해서는 강섬유의 혼입이 필요 불가결하며, 차후 이를 통해 실험을 진행할 예정이다.

    5. 결 론

    본 연구에서는 강섬유와 실리카 퓸을 혼입하지 않은 모르타르 레벨의 UHPC 최적배합 도출 및 제조를 위 한 일련의 실험으로서 동일한 물시멘트비 배합에서 유동성 확보를 위한 SP의 혼입량에 따른 일반 포틀 랜드 시멘트와 분쇄된 시멘트의 역학적 특성을 고찰 하였다. 본 연구범위에서 이를 요약하면 다음과 같다.

    • 1) UHPC의 우수한 작업성을 위한 180±10mm의 유동성 확보를 위해 W/C 20%에서 최대 SP 혼입량인 0.8% 까지 투하되었으며, 일반 포틀 랜드 시멘트와 CM의 각각 SP 혼입량에서 차 이가 나타났다. 플로우 테스트의 결과로 모든 배합에서 목표 물성을 도달하였으며, 이를 결 과로 같은 유동성에서 시멘트 배합별 강도 증 진효과를 확인하였다.

    • 2) 일반 포틀랜드 시멘트를 사용한 배합과 CM 배합에서 SP 혼입량이 증가하였지만 압축강 도가 증가되는 현상이 나타났으며, W/C 20% 에서 최대 90.2MPa 까지 도달 가능한 것으로 확인하였다. 물시멘트비가 저하 될수록 강도 는 증진되는 효과를 나타내었다.

    • 3) 휨 강도의 결과로 동일한 플로우를 확보한 경 우 물시멘트비가 저하 될수록 휨 강도 결과 값은 증진되는 것으로 나타났다. W/C 20%에 서 최대 16.8MPa 까지 도달하였으며, 목표하 는 18MPa을 도달하기 위해서는 강섬유의 사 용이 필요한 것으로 판단된다.

    이상을 종합하면, CM을 사용한 UHPC는 목표 플 로 180±10mm를 확보한 경우 압축강도 100MPa 이 상, 휨강도 18MPa이상 물성 치에 도달하지 못하였지 만 실리카 퓸과 강섬유를 사용하지 않고 최대 압축 강도 90.2MPa, 휨강도 16.8MPa까지 나타나는 것으로 확인하였다.

    SP의 사용량이 증가되지만 실리카 퓸을 사용하지 않아 제조비용을 절감 시킬 수 있는 것으로 분석되 어 향후 경제적인 UHPC 제조에 기여할 수 있을 것 으로 판단된다. 또한 건축용 외장 패널 제조에 있어 서도 이와 동일한 배합을 통해 개발이 가능한 것으 로 판단된다.

    ACKNOWLEDGMENT

    This work was supported by Ministry of Land, Infrastructure, and Transport(20CTAP-C157556-01).

    Figure

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    Pulverization Effect of Vibration and Ball Mill
    KOSACS-12-2-41_F2.gif
    Particle Distribution of Vibration and Ball Mill
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    Type of Mortar Flow Test
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    Type of Strength Test
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    Liquidity Test Results by Admixture
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    Compressive Strength Test Results by Admixture
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    Flexural Strength Test Results by Admixture
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    Type of Shredder
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    Type of Mixing Failures
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    Flow Test Results with Ultra High Performance Mortar
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    Compressive Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.3 Water Cement Ratio
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    Compressive Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.25 Water Cement Ratio
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    Compressive Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.2 Water Cement Ratio
    KOSACS-12-2-41_F14.gif
    Compressive Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar 28 Ages
    KOSACS-12-2-41_F15.gif
    Flexural Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.3 Water Cement Ratio
    KOSACS-12-2-41_F16.gif
    Flexural Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.25 Water Cement Ratio
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    Flexural Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar of 0.2 Water Cement Ratio
    KOSACS-12-2-41_F18.gif
    Flexural Strength Test Results with Ultra High Performance Mortar 28 Ages

    Table

    Admixture Proportion
    Results of Flexural Strength
    Results of Compressive Strength
    Mixture Proportion
    Results of Flexural Strength
    Results of Compressive Strength

    Reference

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