Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
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Durability and Crack Control of Concrete Using Fluosilicates Based Composite

규불화염계 복합 조성물을 혼입한 콘크리트의 균열제어 및 내구성

  • Published : 2006.02.28
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Abstract

The crack presented in concrete structures causes a structural defect, the durability decrease, and external damages etc. Therefore, it is necessary to improve durability through the effort to control the crack. Fluosilicic acid($H_2SiF_6$) is recovered as aqueous solution which absorbs $SiF_4$ produced from the manufacturing of industrial-graded $H_3PO_4$ or HF. Generally, fluosilicates prepared by the reaction between $H_2SiF_6$ and metal salts. Addition of fluosilicates to cement endows odd properties through unique chemical reaction with the fresh and hardened cement. Mix proportions for experiment were modulated at 0.45 of water to cement ratio and $0.0{\sim}2.0%$ of adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound. To evaluate correlation of concrete strength and adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound, the tests were performed about design strength(21, 24, 27 MPa) with 0.5% of adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound. Applications of fluosilicate salt based inorganic compound to reduce cracks resulted from plastic and drying shrinkage, to improve durability are presented in this paper. Durability was evaluated as neutralization, chloride ion penetration depth, freezing thawing resistant tests and weight loss according reinforcement corrosion. It is ascertained that the concrete added fluosilicate salt based inorganic compound showed m ability to reduce the total area and maximum crack width significantly as compared non-added concrete. In addition, the durability of concrete improved because of resistance to crack and watertightness by packing role of fluosilicate salt based inorganic compound obtained and pozzolanic reaction of soluble $SiO_2$ than non-added concrete.

콘크리트에 균열이 발생하면 구조물의 구조적인 결함, 내구성 저하, 외관손상 등을 유발하여 치명적인 손실을 초래하기 때문에 균열제어를 통한 내구성능의 증대가 필수적이다. 국내 콘크리트 구조물의 동향을 살펴보면 LCC개념에 비추어 구조물의 신축비용이 25%에 불과하고, 다양한 형태의 균열보수, 개수, 유지관리 및 폐기처분에 대한 비용이 75%를 차지함에 따라 구조물의 시공시 콘크리트의 균열발생과 시공 후 콘크리트 내 철근부식을 억제하는 기술이 요구된다고 할 수 있다. 본 연구에서는 1990년대 후반부터 인산(H3PO4) 및 불산(HF)을 제조하는 공정 중에 액상형태의 부산물로 회수되는 불화규산(H2SiF6)을 활용하여 안정한 액상형태로 제조되는 규불화염계 화합물에 의한 균열저감 특성과 내구성에 대한 검토를 수행한 결과, 규불화염계 무기 조성물의 첨가로 수밀성이 증진되어 치밀한 경화조직을 형성함으로써 경화 후 급격한 수분의 손실에 따른 경화수축이 억제되어 건조수축을 저감시키는 특성을 발휘하였다. 또한 수화온도 및 수축 저감에 의해 조기에 균열발생을 억제하고, 수밀성을 증진시킴으로써 중성화, 동결융해저항성 및 염소이온침투깊이에 있어서 무첨가 콘크리트에 비해 상당히 개선되는 효과를 확인하였다. 마지막으로, 콘크리트 변형이 크게 발생되는 복합열화 환경 하에서도 SWP-2에 의한 내구성 향상 효과가 확인되었다.

Keywords

References

  1. J. O. Kim, J. H. Nam, D. S. Kim, B. S. Khil, and B. K. Lee, 'Changes in Hydration and Watertightness of Cement Containing Two-Component Fluosilicate Salt Based Chemical Admixture(in Kor.)', J. Kor. Ceram. Soc., Vol.41, No.10, 2004, pp.749-755 https://doi.org/10.4191/KCERS.2004.41.10.749
  2. J. R. Lee, J. O. Kim, S. G. Han, Y. S. Kang, B. S. Khil, and J. H. Nam, 'Experimental Study on the Watertightness and Hardening Properties of Concrete using Fluosilicate Salt Based Chemical Admixture', Proc. of the Korea Concrete Institute, Vol.16, No.1, 2004, pp.36-39
  3. ACI Committee 318, Building Code Requirement for Reinforcement Concrete and Commentary, American Concrete Institute, 1995, pp.57-62
  4. M. H. Grant, Fluorine Chemistry(A Comprehensive Treatment), A Wiley Interscience Publication, New York, 1994. pp.83-95
  5. S. H. Han, K. H. Lee, S. C. Jung, and N. H. Kim, 'The Effects of Hydration Retarding of Portland Cement by $MgSiF_6{\cdot}6H_2O$(in Kor.)', J. Kor. Ceram Soc., Vol.34, No.2, 1997, pp.163-170
  6. M. H. Grant, Fluorine Chemistry(A Comprehensive Treatment), A Wiley Interscience Publication, New York, 1994. pp.83-95
  7. J. O. Kim, J. H. Nam, D. S. Kim, B. S. Khil, and B. K. Lee, 'Changes in Hydration and Watertightness of Cement Containing Two-Component fluosilicate Salt Based Chemical Admixture(in Kor.)', J. Kor. Ceram. Soc., Vol.41, No.10, 2004, pp.749-755 https://doi.org/10.4191/KCERS.2004.41.10.749
  8. P. Paulini, 'Reaction Mechanism of Concrete Admixture', Cement and Concrete Research, Vol.20, No.1, 1990, pp.910-918 https://doi.org/10.1016/0008-8846(90)90053-Z
  9. Christos A Shaeles and Kenneth C. Hover, 'Influence of mix proportions and Construction Operations on Plastic Shrinkage Cracking in Thin Slabs', ACI Materials Journal, Vol.85, No.7, 1988, pp.495-504
  10. C. Arya and F. K. Ofory-Darko, 'Influence of Crack Frequency on Reinforcement Corrosion on Concrete', Cement and Concrete Research, Vo.26, No.3, 1996, pp.130 - 137
  11. 양일승, 윤현도, 김도수, 길배수, 한승구, '규불화염계 복합조성물을 사용한 콘크리트의 공학적 특성에 관한 실험적 연구', 콘크리트학회 논문집, 17권 5호, 2004, pp.767-772
  12. 강성웅, 양일승, 한병찬, 김도수, 길배수, 윤현도, '규불화염계 균열저감제를 이용한 균열저감 특성', 한국 콘크리트학회 가을학술발표회논문집, 16권 2호, 2004, pp.289-292
  13. JIS 원안, 콘크리트의 건조수축균열 시험방법(안), 일본규격협회USA), 2003
  14. KS M 8115(KS M ISO 6353-2), 염화나트륨 시약, 한국표준협회, 2002. 11
  15. KS M ISO 6353-2, 질산은시약, 한국표준협회, 2003. 12
  16. KS F 2437, 공명진동에 의한 콘크리트의 동탄성계수 및 동 푸아송비 시험방법, 한국표준협회, 2003. 11