철분 및 해수 사용을 통한 콘크리트 치밀성 향상을 위한 기술개발

Abstract

최근 낙도 및 도서연안 지역과 같이 교통이 불편한 지역에서도 건축물의 시공이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 지역에서는 콘크리트 배합 시에 사용되는 배합수와 잔골재의 수급에 어려움이 있다. 그리하여 인접지역에서 구할 수 있는 해수나 해사를 사용해야 할 필요성이 있다. 하지만 잔골재의 세척, 배합수의 담수화 등에 전처리 과정이 요구된다. 그에 따른 많은 비용이 발생되어 공사에 어려움이 있다. 이러한 이유로 해수와 해사를 전처리 과정 없이 바로 사용할 수 있는 방안이 매우 필요한 실정이다.

본 연구에서는 해수와 해사를 콘크리트 배합에 전처리 없이 사용하는 방안에 대하여 연구하였다. 해수와 해사를 전처리 없이 사용할 경우에 철미분말을 혼입한다. 그리하면 해수 내의 염화물 이온과 철미분말의 반응으로 부식생성물을 생성된다. 이러한 방법을 통해 부식생성물이 콘크리트 내의 직경이 큰 공극들을 충전하여 해수로 인한 콘크리트의 침식작용(미세균열과 다공화)을 억제하는 방법을 개발하였다. 실험의 결과를 살펴보면 다음과 같다.

공극구조 분석의 결과, 철미분말을 치환할 경우 부식생성물에 의해 직경이 큰 모세관 공극의 양은 약 25% 감소, 직경이 작은 겔 공극의 양은 20% 정도 증가하는 현상과 철미분말 표면에 부식 생성물이 생성되는 현상을 관찰 할 수 있었다.

건조수축 길이변화율의 결과, 철미분말의 혼입이 증가할수록 공극의 직경 변화에 의한 모세관 장력의 수축응력에 의해 건조수축 변형이 약 10% 정도 증가, 이와는 반대로 중량의 감소율의 경우에는 수분유입이 어려운 치밀한 구조를 형성하게 되어 무치환의 약 95%정도의 수준으로 감소하는 현상이 나타났다.

압축강도의 실험결과 철미분말의 치환율에 따라 공극 구조가 치밀화 되는 현상을 보여 재령 50일의 경우, 철미분말을 잔골재로 5% 치환한 경우가 가장 높은 강도 값을 나타내었다

향후에 내구성에 대한 평가와 적절한 치환량의 산정, 사용범위의 명확한 구분 등이 이루어진다면 낙도 및 도서연안 지역의 건축물 시공에 많은 도움이 될 것이라 생각한다.