PURPOSES : In this study, experimental findings regarding the frost resistance of concrete incorporated with mineral admixtures such as fly ash (FA) and ground granulated blast-furnace slag (SG) are presented. METHODS : To evaluate the performance of the abovementioned concretes under repeated freezing and thawing environments, based on the ASTM C 666 standard, the relative dynamic modulus of elasticity and mass ratio measurements are performed regularly. Furthermore, based on the ASTM C 672 standard, the concretes are exposed to 4% CaCl2 and NaCl salt solutions along with repeated 50 cycles of freezing and thawing. Subsequently, the scaling resistance is evaluated based on the scaled-off mass content and visual examination. RESULTS : SG is less effective in enhancing the scaling resistance of concrete compared with FA. However, the concrete incorporated with SG is more resistant to repeated freeze-thaw actions compared with OPC concrete. Meanwhile, compared with OPC concrete, the concrete incorporated with FA indicates a similar performance in terms of scaling resistance and better resistance against repeated freeze-thaw actions. CONCLUSIONS : The frost resistance of concrete depends significantly on the types of mineral admixtures used in concrete. This emphasizes the importance of selecting the appropriate binder to achieve durable concrete pavements in cold climate regions.

포장콘크리트는 중차량에 대한 저항성이 크고 유지관리 비용이 적게 드는 공법으로서 다른 구조물과 달리 온도변화, 강우 및 강설, 축하중 반복 등 가혹한 조건에 노출되어 있다. 따라서 기후환경에 대한 내 구성이 매우 중요하며 특히 강설 시 원활한 교통소통을 위하여 살포되는 제설재에 대한 내구성을 확보하 는 것은 장수명 콘크리트 포장의 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 재료적인 관점에서 콘크리트의 내구성을 향상시키는 방법 중 하나는 광물질 혼화재를 사용하는 것이며 포장구조물에 적용할 때는 재료적 특성에 대해 시공 및 유지관리 측면에서 충분한 고려가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분 말, 플라이애시, 실리카흄, 메타카올린 등 다양한 광물질 혼화재를 사용하여 장수명 포장 콘크리트를 얻 기 위한 표준배합 및 내구성 평가를 진행하였다. 검토대상 배합은 고속도로공사 전문시방서 기준에 따라 설계기준 휨강도 4.5, 배합강도 5.2MPa를 얻기 위하여 검토된 각 혼화재료 종류별 표준배합을 선정하였 다. 그림 1 및 2는 각 배합별 동결융해 저항성 및 스케일링 저항성 시험결과를 정리한 것이다.

PURPOSES: The scaling of a concrete surface caused by the combined effects of frost and de-icing salts is one of the main reasons for the need to repair transportation infrastructures in cold-climate regions. This study describes the results of attempts to determine the scaling resistance of concrete incorporating mineral admixtures such as fly ash, GGBFS, and silica fume, and subjected to the actions of frost and salt. METHODS : Conventionally, to evaluate the fundamental properties of concrete, flexural and compressive strength measurements are regularly performed. Based on the ASTM C 672 standard, concrete is subjected to 2%, 4%, and 8% CaCl2 salt solutions along with repeated sets of 50 freeze/thaw cycles,and the scaling resistance was evaluated based on the mass of the scale and a visual examination. RESULTS : It was observed that silica fume is very effective in enhancing the scaling resistance of concrete. Meanwhile, concrete incorporating GGBFS exhibited poor resistance to scaling, especially in the first ten freeze/thaw cycles. However, fly ash concrete generally exhibited the maximum amount of damage as a result of the frost-salt attack, regardless of the concentrations of the solutions. CONCLUSIONS: It can be concluded that the scaling resistance of concrete is highly dependent on the type of the mineral admixture used in the concrete. Therefore, to provide a durable concrete pavement for use in cold-climate regions, the selection of a suitable binder is essential.

우리나라는 겨울철 도로포장 등에 제설을 목적으로 한 제설제의 사용량이 점차적으로 증가하고 있는 추 세이다. 예를 들어 서울시의 경우, 현재 연간 약 4만톤 이상의 제설제가 도로포장에 살포되고 있으며, 이 는 5년 전과 비교하여 약 2.5배 이상 제설제의 사용량이 증가한 것으로 보고되고 있다. 뿐만 아니라, 제설 제 살포에 따른 콘크리트 포장의 표면박리(scaling) 등과 같은 내구성 저하 현상이 빈번하게 발생함에 따 라 콘크리트 포장의 성능에 대한 제설제 종류 및 농도의 영향에 대한 관심도 점차 증가되고 있는 실정이 다. 특히, 우리나라는 도로포장의 제설을 위하여 염화칼슘수용액 및 고체 염화나트륨을 이용한 습염살포방 식이 널리 사용되고 있다. 주지하다시피, 염화물계 제설제의 사용은 철근부식에 의한 콘크리트의 손상을 초래할 수 있으며, 겨울철 동결융해 반복작용에 의한 콘크리트의 표면박리작용의 주요 원인이 된다. 국내외적으로 콘크리트 포장의 내구성을 증진시키기 위한 연구가 많이 수행되어 오고 있으며, 그 중 포 장재료의 다변화를 통한 콘크리트 포장의 내구성 확보에 대한 연구도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 포장의 스케일링 저항성을 평가하기 위하여, 광물질혼화재를 적용한 콘크리트 공시체를 제작한 후, ASTM C 672에 준하여 실험을 수행하였다. 실험결과에 의하면, 광물질혼화재의 종류에 따른 콘크리트 의 표면박리 저항성은 상이하게 나타남으로써, 포장재료별 콘크리트 포장의 내구성 저하 원인에 대한 미세 구조적 및 결정학적 고찰을 통한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 고로슬래그미분말 및 실리카흄과 같은 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 성능에 대한 역학적, 물리적 평가를 수행하였다. 광물질혼화재 사용 시멘트콘크리트 포장의 휨강도, 압축강도, 통과전하량, 염소이온 확산계수 및 초기표면흡수율을 소정의 재령에서 측정하였으며, 그 결과를 기준 콘크리트 포장의 성능과 비교하였다. 실험결과, 광물질혼화재의 종류에 따라 시멘트 콘크리트 포장의 강도거동은 다르게 나타났으며, 대체적으로 실리카흄을 사용한 콘크리트의 압축강도 발현이 다소 우수하게 나타났다. 뿐만 아니라, 콘크리트의 염소이온 확산계수는 기준 콘크리트에 비하여 매우 작은 경향을 나타냄으로써, 이는 광물질혼화재를 사용한 시멘트콘크리트 포장의 우수한 내염성을 다시 한번 확인 할 수 있었다. 도출된 실험결과를 바탕으로 하여, 향후 고성능 시멘트콘크리트 포장 설계를 위한 재료적 기초 데이터를 제시하고자 한다.

콘크리트는 장기수명이 요구되는 구조물에 적합한 건설재료로 내구성이 우수하지만 장기간 지하수에 노출되어 발생하는 칼슘용출 현상에 대한 이해 및 이에 따른 RC 부재의 휨 거동 특성을 평가할 필요가 있다. 실험결과에 따르면, 광물질 혼화재는 RC 부재의 장기강도 개선에 효과적이지만, 칼슘용출이 발생하면 RC 부재의 항복하중 및 휨 강성이 감소하고 중립축깊이와 처짐량이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 칼슘용출에 의한 열화는 RC 부재의 성능 저하를 유발하므로 칼슘용출 환경에 노출되는 지하구조물에 광물질 혼화재가 적용될 경우에는, 광물질 혼화재 종류에 따른 최적 혼입 비율이 마련되어야할 것으로 사료된다.

Concrete is a very useful construction material for the sealing disposal of hazardous substances. In general, mass concrete is applied to these structures. And, the mineral admixtures are recommended for the long term performance. Calcium leaching could be happened due to the contact with pure water in underground structures. Thus, it is needed to evaluate the resistance of calcium leaching for concrete mixed with mineral admixtures. From the test results, the mineral admixtures are effective to the improvement of long term compressive strength and chloride diffusion coefficient in concrete members. When calcium leaching is happened, however, the reduction of compressive strength and chloride penetration resistance is severe than OPC case, the micro pore distribution is adversely affected. Consequently, when the mineral admixtures are applied to underground structures which is exposed to calcium leaching environment, it is desirable to reduce water-to-binder ratio, to expose after the sufficient pozolanic reaction, and to use BFS than FA.

In this study, chloride penetration of calcium leached concrete according to mineral admixture ratio were compared with OPC. From the results, it showed that chloride diffusion coefficient in calcium leached concrete were increased as calcium leaching period increase. However, the chloride diffusion coefficient of BFS case showed the better resistance than Fly Ash case. And, the distribution of chloride diffusion coefficient was significantly changed by calcium leaching period.

In this study, It was found that replacing a large amount of mineral admixture, we satisfied the target, compressive strength of 30, 50MPa and manufactured lightweight concrete reducing CO2 emissions up to 42.1～52.8% comparing normal concrete

The influence of mineral admixture content on the bleeding of cement-based grouts. Replacement of fly ash increased the bleeding, but the increase of the content of blast furnace slag as well as silica fume led to the reduction in the bleeding. Especially 15% replacement of silica fume showed the best performance against normal bleeding as well as channel bleeding.

본 연구에서는 콘크리트 배합과 혼화재 첨가에 의한 콘크리트 물성 변화가 매립 철근의 부식을 평가하는 전기-화학적 기법에 미치는 영향을 확인하고 그 원인을 분석하였다. 연구 결과 자연전위법은 철근의 부식면적이 10% 이하일 경우 콘크리트 내부 물성에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 혼화재가 혼입된 경우에는 높은 부식상태의 철근에 대한 정성적인 부식평가가 가능하였다. 또한 분극저항법은 부식량이 10% 이하로 미미한 경우에도 콘크리트 물성의 영향을 받지 않았으나, 혼화재가 혼입된 경우에는 비슷한 철근부식면적의 OPC보다 부식정도를 과소평가하는 것으로 나타났다.