‘고로슬래그’ 아는 것이 ‘힘이다’
고로슬래그미분말 혼입 콘크리트 취급시 주의사항고로슬래그 미분말 (이하 미분말)은 1960년대부터 영국 등 선진국에서 생산·판매하기 시작했다.
우리나라는 1995년부터 본격적으로 연구·사용됐으며 1997년 콘크리트용고로슬래그미분말(KS F 2563) KS규격이 제정됐으며, 2003년 혼화재료로 동 미분말을 사용할 수 있도록 레미콘 KS규격을 개정하고 2004년 4월 1일부터 시행됐다.
미분말 생산업체는 슬래그미분말이 기능성 재료이므로 적극적 사용을 권장하는 반면, 시멘트 생산업체 등은 초기 강도 저하 등의 이유로 건축용 사용을 지양하고 목적용도에 적합한 사용을 주장한 바 있다.
그간 미분말 혼입 콘크리트를 목적용도에 사용하기보다는 레미콘 원가절감을 위한 목적으로 사용되기도 했다.
동 미분말을 무분별하게 사용할 경우 콘크리트의 강도 등 물성 변화를 초래하여 건축물의 안전에 영향을 미칠 우려가 있다.
이런 점을 감안, 산업자원부 기술표준원은 개정된 레미콘 KS규격의 시행에 앞서 선진국의 미분말 사용실태를 조사하였고, 그간 수행된 고로슬래그 미분말 혼입 콘크리트 연구결과를 정리·작성하고, 건설업체에 전파하여 미분말의 합리적 사용을 도모하였다.
미분말의 레미콘 혼화재료의 직접 사용여부를 살펴보면 프랑스는 미분말을 레미콘 혼화재료로 사용하지 않으며 시멘트회사가 고로슬래그를 전량 회수하여 고로슬래그시멘트의 원료로 사용하고 있다.
영국은 전 레미콘 공장에서 혼화재료로 연간 200만톤을 직접 사용하고 있는데 치환율 50%로 혼합·사용하고 있으며 일본의 경우 극히 일부, 제한적 용도로 사용되고 있고 전체 슬래그의 1.6%인 29만톤이 레미콘 혼화재로 직접 사용되고 있다.
사용 미분말의 분말도 및 시멘트의 강도의 경우 영국은 미분말 분말도 5000(㎠/g), 시멘트 강도 52.5MPa으로 사용되고 일본은 미분말 분말도 4100(㎠/g), 시멘트 강도 60.0MPa로 사용된다.
미분말 혼입 콘크리트의 장점을 활용하는 경우도 있지만, 미분말이 시멘트보다 상대적으로 저렴하여 레미콘 생산 원가절감을 이유로 무분별하게 사용하는 경향이 있다.
주로 사용하는 미분말의 분말도가 4천(㎠/g) 정도, 45MPa 정도의 강도 시멘트를 사용하여 레미콘을 생산하고 있으며, 이는 영국의 미분말 분말도, 일본의 시멘트 강도와 비교할 때 다소 약하다.
단위수량= 미분말의 분말도나 치환율에 따라 일반 OPC 콘크리트보다 2~5% 정도 작으며, AE제, 감수제 등을 적절히 사용하면 단위수량을 상당히 감소시킬 수 있다.
잔골재율= 일반 콘크리트보다 잔골재율은 감소되는데 미분말의 치환율이 증가할수록(많이 혼입할수록) 잔골재율은 감소되며, 4000(㎠/g) 정도의 미분말을 50% 치환시 잔골재율은 0.5~1.5%정도 감소된다.
공기량= AE제의 사용량은 일반 콘크리트와 비교시 증가되며, 분말도가 높을수록(입자가 가늘수록), 치환율이 커질수록 AE제의 사용량은 증가된다.
블리딩= 미분말의 분말도가 커지게 되면 블리딩율은 감소되며 블리딩율은 저온에서 증가, 고온에서는 감소된다.
응결시간= 55% 미분말 치환시 응결시간은 2~3시간 정도 지연되며, 온도가 5℃ 저하하면 4~6시간 정도 지연되는데 양생 등의 온도관리에는 충분한 주의가 필요하다.
작업성= 치환율, 분말도의 증가로 유동성이 증가된다.
수화열= 미분말을 사용한 콘크리트의 수화열은 치환율에 비례하여 저감된다.
압축강도 발현= 30~70% 치환시 표준양생 조건하에서 초기강도는 저하, 28일강도는 무혼입 콘크리트와 거의 동일하다.
재령 3일 및 7일의 초기강도에 있어서는 미분말의 치환율이 클수록 강도의 저하도 커지며, 초기강도 발현성이 매우 중요한 건축용 콘크리트에는 거푸집을 조기에 탈형하므로 고로슬래그 미분말을 콘크리트용 혼화재로서 사용하면 공사기간 연장이라는 단점이 발생된다.
습윤 양생기간에 따른 압축강도발현= 분말도가 높을수록 습윤 양생기간이 짧아진다. 60% 치환시 분말도 4000은 9일, 6000은 8일, 8000은 6일, 콘크리트 표준 시방서상 10℃ 양생시 OPC의 경우 7일, 미분말 40% 혼입시 9일로 미분말 사용시 양생기간이 약 30% 길어진다.
양생온도에 따른 압축강도 발현= 양생온도 5℃, 50% 치환시의 무혼입 콘크리트와 비교하여 7일강도에서 약 40%, 28일강도에서 50~60% 강도가 발현되며, 양생온도 30℃, 7일강도 약 85%, 28일강도 100~110%로 고온시는 강도발현성이 향상된다.
수축 변형율= 초기의 수축율은 무혼입 콘크리트와 비교하여 큰 값을 나타내는데 이것은 습윤양생이 충분하지 못한 경우에 나타나는 현상으로 주의를 요한다.
염분침투 저항성= 미분말의 치환율이 클수록 분말도가 클수록 향상되는데 표면에서 3~6cm 부분에 대한 염분침투량 조사 결과 20년 경과된 콘크리트에서 0.2%로 무혼입 콘크리트의 1/2에 해당하여 양호한 염분침투 저항성을 가지고 있는 것으로 나타난다.
수밀성= 미분말을 혼입한 콘크리트에서는 보통콘크리트에 비해서 총 공극량은 많지만 공극직경이 적어 수밀성은 현저히 향상되는데, 20% 치환시 무혼입 콘크리트와 비교하여 투수정도가 1/3, 60% 치환시 1/10 정도로 치밀하다.
레미콘 발주= 미분말 혼입 레미콘 구입시 사용 혼화재료·사용(치환)량 등 레미콘 생산업체가 제시하는 품질을 포함한 각종 정보를 인지하기 위하여 구입자와 공급자 상호간 충분한 협의가 필요하며, 레미콘 생산업체와 구매계약시 고로슬래그 미분말 등 혼화재 사용에 대하여 문서로 승인이 필요하다.
레미콘 운반= 미분말 사용 콘크리트의 응결시간은 무혼입 콘크리트에 비해 길어지므로 운반시간의 확보에는 유리하며, 운반시 차량기사가 전달하는 납품서(송장)에 사용 혼화재 및 사용량이 기재되어 있는지를 확인하고 납품받아야 한다.
레미콘 타설 및 다짐= 미분말 혼입 콘크리트의 응결시간 및 블리딩량은 분말도 및 치환율에 따라 다소 차이가 있으나, 일반적으로 무혼입 콘크리트와 비교할 시 응결시간은 길고 블리딩량은 감소 경향이 있어 콜드 조인트 방지의 관점에서는 응결시간이 긴 편이 유리하나 블리딩량이 적은 것이 단점이다.
미분말 혼입 콘크리트는 기온이 낮을수록 강도발현이 늦어져 충분한 양생이 안돼 목표강도 미확보 및 초기 동해의 우려가 있어 타설시 10℃이상의 콘크리트 온도 유지가 바람직하다.
미분말 사용 콘크리트의 타설·다짐 방법은 무혼입 콘크리트와 차이가 없으나 일반적으로 물결합재비가 적은 경우, 단위결합재량이 커져 콘크리트의 점성이 높게 되고, 이로 인해 진동의 전파거리가 짧아지므로 다짐에 유의해야 한다.
양생= 미분말 치환율이 클 경우 초기강도의 발현이 적기 때문에 하절기 혹은 바람이 강하게 부는 곳에서는 습윤양생을 실시하고, 동절기 또는 온도가 낮은 곳에서는 필요에 따라 보온양생을 실시해야 한다.
양생온도의 경우 미분말 사용 콘크리트는 기온이 낮을수록 강도발현이 늦어져서 초기동해 위험이 있어 양생기간 중에 콘크리트의 표면이 급격히 건조하지 않도록 주의하여야 하며, 급열 또는 보온에 의해 콘크리트 표면온도를 10℃이상 유지가 바람직하고, 특히 부재의 두께가 얇은 경우에 주의를 요한다.
콘크리트의 온도가 2℃ 이하로 내려갈 위험이 있을시 보온·급열양생 등 적절한 초기 동해방지 대책 강구가 필요하며, 또한 냉한기의 경우, 고로슬래그 미분말 4000의 치환율은 45% 이하가 바람직하다.
습윤양생 기간의 경우 미분말 사용 콘크리트는 콘크리트 표준 시방서에 규정한 고로슬래그 시멘트의 습윤양생 기간에 준하는 것이 바람직하며, OPC의 경우보다 양생기간이 약 2~3일 길어진다.
품질관리 및 검사= 구조체 콘크리트의 검사는 콘크리트의 마감·피복두께 및 압축강도에 대하여 실시하며, 건축구조물에 사용하는 경우 조기강도 발현이 공기에 절대적 영향을 미치므로 3일 및 7일의 강도시험을 포함하여 지정하는 조기강도 관리 재령을 증가 및 관리·검사의 빈도도 증가 필요하다.
목적용도에 적합한 콘크리트의 선택= 미분말 혼입 콘크리트의 특장점에 맞추어 적정 용도별 적정 혼합량을 사용해야 한다. 한국산업규격 KS F 2563(콘크리트용 고로슬래그 미분말)에 규정한 분말도 등급[1종(Blaine 4000), 2종(6000), 3종(8000)] 중 그 용도에 따라 선택 사용이 필요하다. 미분말은 0~70% 수준 혼입·사용이 가능하며 특징적인 효과는 미분말을 30% 이상 혼입시 발현된다.
시공방법·시공절차를 준수하여 사용= 공기의 단축을 고려하여 거푸집의 조기 탈형 등 시방서에 정한 시공방법 및 절차에 어긋난 시공을 지양해야 한다.
레미콘 생산자와 협의(구입자 승인, 레미콘 납품서상 혼화재 확인)= 미분말 혼입 레미콘에 대한 품질정보 등에 대하여 구입·계약단계부터 레미콘 생산자 협의가 필요한데, 특히 계약시 미분말 사용여부, 사용량에 대하여 확인·승인을 하고 문서로 보관함으로서 추후 발생될지도 모르는 미분말 사용에 따른 책임소재 등에 대하여 명확히 할 필요가 있다.
매 레미콘 납품시 납품서에 사용 혼화재의 종류 및 사용량을 확인·인수해야 하며, 미분말은 분쇄방법에 따라 그 특성이 변화될 수 있고 다른 혼화재료와 달리 잠재수경성이 있어 재료반입·저장방법·저장기간에 주의가 요구된다.
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