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수화도와 공극률을 고려한 초기재령 콘크리트의 강도 예측 모델

Strength Estimation Model of Early-Age Concrete Considering Degree of Hydration and Porosity

  • 황수덕 (성균관대학교 토목환경공학과) ;
  • 이광명 (성균관대학교 토목환경공학과) ;
  • 김진근 (한국과학기술원 토목공학과)
  • 발행 : 2002.04.01

초록

콘크리트의 강도를 예측하기 위하여 널리 사용되어 온 성숙도 모델은 양생온도와 재령을 이용하여 콘크리트 강도를 비교적 정확하게 평가할 수 있다. 그러나 수화생성물의 특성과 미세구조의 공극 분포와 같이 강도 발현과 관련이 있는 물리량을 고려하지는 못한다. 따라서, 본 연구에서는 강도에 대한 이러한 인자들의 영향정도를 규명하기 위해서 수화모델 및 모세관 공극률 계산방법을 정립하였고, 실험 변수로 재령과 양생 온도를 고려하여 다양한 물/시멘트비를 갖는 콘크리트의 압축강도실험을 수행하였다. 실험결과를 분석하여 수화도와 모세관 공극률과 같은 미세구조특성을 고려한 강도예측모델을 제안하였다. 실제 실험값과 모델식에 의한 강도 예측값을 비교하여 잘 일치하는 결과를 얻었다. 결론적으로, 본 연구에서 제안한 강도예측모델은 양생온도와 재령에 따른 초기재령 콘크리트의 압축강도를 일정오차 내에서 예측할 수 있다고 판단된다.

Maturity models involving curing temperature and curing ages have been widely used to predict concrete strength, which can accurately estimate concrete strength. However, they may not consider physical quantities such as the characteristics of hydrates and the capillary porosity of microstructures associated with strength development. In order to find out the effects of both factors on a strength increment, the hydration model and the estimation method of the amount of capillary porosity were established, and the compressive strength test of concrete nth various water/cement ratios was carried out considering two test parameters, curing temperature and curing age. In this study, by analyzing the experimental results, a strength estimation model for early-age concrete that can consider the microstructural characteristics such as hydrates and capillary porosity was proposed. Measured compressive strengths were compared with estimated strengths and good agreements were obtained. Consequently, the proposed strength model can estimate compressive strength of concrete with curing age and curing temperature within an acceptable error.

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참고문헌

  1. 주지현, 최성우, 박선규, 길배수, 남재현, 김무한, "등가재령을 이용한 콘크리트의 강도예측에 의한 건설현장에서의 강도관리에 관한 실험적 연구," 한국콘크리트 봄학술발표회 논문집, 제12권 1호, pp.287-290.
  2. Oluokun, F. A, Burdette, E. G., and Deatherage, J. H., "Elastic Modulus, Poisson's Ratio, and compressive Strength Relationships at Early Ages," ACI Materials Journal, Vol. 88, No.1, 1991, pp.3-10.
  3. 한상훈, 김진근, 문영호, "수정 반응률 상수 모델에 의한 콘크리트 압축강도의 예측," 콘크리트학회 논문집, 제12권 2호, pp.31-42.
  4. Tank, R. C and Carino, N. J., "Rate Constant Functions for Strength Development of Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 88, No.1, 1991, pp.74-83.
  5. 차수원, 초기재령 콘크리트의 수화과정 모델링과 온도 및 습도 응력해석, 박사논문, 서울대학교, 1999.
  6. Kishi, T and Maekawa, K., "Multi-component Model for Hydration Heat of Concrete based on Cement Mineral Compounds," Proceedings of the JCI, Vol. 15, No.1, 1993, pp.1211-1216.
  7. Bentz, D. P., "Modeling Cement Microstructure : Pixels, Particles, and Property Prediction," Materials and Structures/Materiaux et Constructions, Vol. 32, 1999, pp.187-195. https://doi.org/10.1007/BF02481514
  8. Byfors, J., Plain concrete at early ages, CEI report FO 3:8, Sweden, 1980.
  9. Hansen, F. P and Pedersen, E. J., "Maturity Computer for Controlled Curing and Hardening of Concrete," Journal of the Nordic Federation, No 1, 1977, pp.21-25, Stockholm, Sweden.
  10. Jonasson, J. E., Modelling of Temperature, Moisture, and Stresses in Young Concrete, Ph.D dissertation, Lulea University of Technology., Lulea, Sweden, No. 153D, 1994.
  11. Powers, T. C., "Structure and Physical Properties of Hardened Portland Cement Paste," J. Am. Ceram. Soc., Vol. 41, No.1, 1958, pp. 1-6. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1958.tb13494.x
  12. Neville, A. M., Property of Concrete, 4th Edition, 1996, pp. 269-279.
  13. Gardner, N. J., "Effect of Temperature on the Early-Age Properties of Type I, Type III, Type I/Fly Ash Concretes," ACI Materials Journal, Vol. 87, No.1, 1990, pp. 68-78.
  14. Kjellsen, K. O and Detwiler, R. J., "Later-Age Strength Prediction by a Modified Maturity Model," ACI Materials Journal, Vol. 90, No.5, 1993, pp. 220-227.
  15. Popovics, S., "History of Mathematical Model for Strength Development of Portland Cement Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 95, No.5, 1998, pp. 593-600.
  16. Chengju, G., "Maturity of Concrete: Method for Predicting Early-Stage Strength," ACI Materials Journal, Vol. 86, No.4, 1989, pp.341-353.