본 연구에서는 메타카올린을 혼입한 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 압축, 휨, 부착강도, 수밀성, 염화물 이온 침투 저항성,탄산화 깊이 및 동결융해 저항성에 미치는 폴리머-결합재비 및 메타카올린 첨가량의 영향에 대하여 검토하였다. 그 결과, 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 휨, 압축 및 부착강도는 폴리머-결합재비의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 폴리머-결합재비에 관계없이, 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 강도는 메타카올린 첨가량의 증가에 따라 증가하였으며, 메타카올린 첨가량 5%에서 최고 값을 나타내었다. 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 흡수율, 탄산화 깊이 및 염화물이온 침투저항성은 폴리머-결합재비의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 동결융해 저항성의 개선은 폴리머 에멀젼의 혼입에 의해 시멘트 수화물과 골재간의 접착성이 개선되기 때문이라 판단된다.

This paper presents the findings of the study conducted to evaluate workability and compressive strength characteristics of rapid-setting concrete containing metakaolin. The experimental variable selected was the rate of cement replacement with metakaolin at 0, 5, 10, and 15 percent. The findings are summarized as follows: compared with the control specimens with no replacement rate, the workability and compressive strength of the concrete with 5% of cement replaced with metakaolin were comparable to those of control specimens at 4hours; however, at 72 hours, the compressive strength of the concrete with the same replacement rate was larger than the strength of the control specimens by 4.1%, while no increase in strength was observed at higher replacement rates, implying that the optimum replacement rate of cement with metakaolin is 5%.

본 연구에서는 콘크리트 구조물의 강도 향상을 위하여 혼입하고 있는 메타카올린의 내구성능 향상 효과를 규명하기 위하여 염화물이온 확산계수 및 단열온도상승량을 측정하였다. 그 결과, 메타카올린의 혼입으로 인하여 염화물이온 확산계수가 작아짐이 확인되었으며 플라이 애쉬의 첨가를 통하여 유동성의 저하를 억제할 수 있었다. 따라서 염분침투저항성을 확보하면서 물결합재비를 크게 하는 것이 가능하므로 메타카올린의 혼입으로 발생되는 단열온도상승량을 억제할 수 있어 콘크리트의 내구성능이 향상될 수 있음을 확인하였다.

가혹한 환경에 노출되는 콘크리트 교량바닥판에 대한 피해가 증가하면서 콘크리트 교량바닥판의 내구성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 고성능 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근, 새로운 광물질 혼화재로써 실리카흄과 같은 수준의 강도와 내구성 확보가 가능한 메타카올린이 높게 평가되고 있다. 이에 비해 국내의 메타카올린에 대한 연구 및 대체사용은 미진한 수준이며, 메타카올린 콘크리트를 교량바닥판에 적용하기 위한 검토도 매우 부족한 실정이다. 따라서 메타카올린 콘크리트를 교량바닥판에 적용하기 위해서는 장기적인 역학적 특성 및 교량바닥판에 요구되는 내구성에 대한 다양한 자료가 필요하다. 본 연구는 메타카올린 콘크리트를 적용한 교량바닥판의 장기적인 역학적 특성 및 내구성을 양생 재령에 따라 검토하는데 목적을 두었다. 역학적 특성은 압축강도 및 휨강도가 측정되었으며, 내구성의 경우는 건조수축, 염화물 저항성, 스케일링, 동결융해 저항성을 양생 재령에 따라 비교 평가하였다. 연구결과에 따르면, 메타카올린의 대체는 압축강도 및 휨강도 발현이 초기 및 장기 재령에서 우수하였다. 또한, 내구성 측면에서도 염화물 침투 저항성과 동결융해 저항성을 향상시켰다. 또한, 건조수축을 저감시키는 것으로 나타났다.

메타카올린은 고령토나 카올린으로 알려진 카올린 광물의 풍화물로, 도자기 산업에 주로 사용되는 원료로, 일반적으로 메타카올린의 입자 크기는 시멘트보다는 작지만, 마이크로 실리카퓸보다는 크다. 본 연구에서는 콘크리트용 혼화재로 메타카올린을사용한 콘크리트의 압축강도와 염소이온 투과저항 특성에 관한 영향에 관해 조사하였다. 메타카올린과 실리카퓸의 혼입률이 압축강도와 염소이온 투과저항에 주는 영향을 비교하기 위해 물-결합재비를 30%로 고정하고 각각 0, 5, 10, 15, 20%인 배합수준을 설정하여 비교하였다. 연구결과 메타카올린을 혼입한 콘크리트는 실리카퓸을 혼입한 콘크리트와 유사한 강도특성을 보였지만, 염소이온 투과저항성은 다소 불리한 것으로 나타났다. 따라서, 강도와 염소이온 투과저항 성능을 동시에 만족하기 위한메타카올린의 혼입률은 10% 정도인 것으로 나타났다.