R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C129807-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 최대압력 200 bar 콘크리트 펌핑 중 작업성 및 유동특성(점도 및 항복응력) 변화 메커니즘 규명 연구 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 권승희 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 154,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 154,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 명지대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
콘크리트는 펌핑 중 유동특성이 크게 변화한다. 펌핑 전 콘크리트가 작업성 기준(슬럼프 및 슬럼프 플로우)을 만족하더라도, 펌핑 후 작업성은 크게 달라져 시공기준에 맞지 않는 경우가 빈번하다. 또한 재료분리 및 배관폐색이 발생하여 시공에 어려움을 겪는 경우가 많다. 그러나 이에 대한 메커니즘 규명 및 예측기술 개발은 아직까지 이루어지지 않았다. 이 연구에서는 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화 메커니즘을 규명하고, 고압 상태에서 콘크리트의 유동특성을 측정할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. [최종목표] 이 연구개발 과제의 최종 목표는 펌핑 중 콘크리트의 작업성 및 유동특성(점도 및 항복응력) 변화 규명을 위한 기초 원천 기술 개발이다. 연구 과정에서 발생되는 성과물은 크게 두 가지이다. 첫 번째는, 고압에서 콘크리트 유동특성 변화의 정량적 평가를 위한 실험 장비이다. 두 번째는, 펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화 메커니즘을 규명하는 것이다. 이 연구에서 계획한 최종성과물들은 현재까지 시도되지 않았던 콘크리트의 유동특성 변화를 정량적으로 측정할 수 있다는 점에서 기술적으로나 학문적으로 상당한 의미가 있다. 연구 종료 시점에는 각 영향인자들(압력 수준, 골재 등)이 콘크리트의 유동특성 변화에 어떤 영향을 미치는 지가 규명될 것이고, 또한 콘크리트의 유동특성 변화를 사전에 예측할 수 있는 수준까지 기술이 개발될 것이다. [연구내용 및 범위] 국내외적으로 초고층 건물, 장대교량 등 대형 구조물에 대한 건설수요의 증가에 따라 콘크리트의 펌프압송에 대한 수요가 함께 증가하고 있다. 이에 따라 콘크리트 펌핑 관련 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 현재는 펌핑 가능한 콘크리트에 대해 토출량이나 압송압력 등을 사전에 예측할 수 있는 기술이 개발되어 현장에도 일부 적용되고 있다. 콘크리트를 수백 미터까지 펌핑을 하는 시공 현장에서는 굳지 않은 콘크리트를 품질저하 없이 목표지점까지 이송하는 것이 매우 중요하며, 필요한 경우 중간에 중계 펌프를 두어 이중으로 펌핑을 해야 하는 상황도 발생할 수 있다. 콘크리트는 펌핑 중 유동특성(점도 및 항복응력)이 크게 변화한다. 펌핑 시공 현장이나 실험 현장에서, 펌핑 전 콘크리트가 작업성 기준(슬럼프 및 슬럼프 플로우)을 만족하더라도 펌핑 후 작업성이 크게 달라져 시공기준에 맞지 않는 경우가 빈번하다. 펌핑 후 콘크리트의 작업성 변화는 시공 현장이나 실험 현장마다 변화 정도와 증가·감소 경향이 다르게 나타난다. 또한, 유동특성의 변화로 인해 재료분리 및 배관폐색이 발생하여 시공에 어려움을 겪는 경우가 많다. 시공 중 배관폐색, 재료분리와 같은 문제가 발생할 경우 배관 해체 및 재조립, 콘크리트 배합 조정, 공기 지연, 비용 손실 등 감당해야 할 위험부담이 매우 크다. 하지만 이에 대한 근본적인 원인인 펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화에 대한 메커니즘 규명 및 예측기술 개발은 아직까지 이루어지지 않고 있다. 콘크리트는 펌핑 중 유동특성이 변화하기 때문에 현재의 기술로는 변화하는 유동특성을 직접적으로 측정하기에는 어려움이 있다. 대부분 펌핑 전과 펌핑 후 슬럼프 실험이나 레오미터를 사용하여 점도와 항복응력을 측정함으로써 콘크리트의 유동특성 변화를 확인만 하고 있는 실정이다. 앞으로 콘크리트 펌핑에 대한 수요는 계속해서 증가할 것으로 보고 있으며, 계속해서 지적되는 문제점들에 대한 대책을 마련하기 위해서는 관련 기술의 개발이 반드시 필요한 실정이다. 이러한 점에서 펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화 메커니즘 규명이 상당히 중요하다고 생각되며, 이 연구의 성과들은 앞으로 펌핑 실험이나 시공 현장에서 유용하게 활용될 것으로 기대한다. 이 연구에서는 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화 메커니즘을 규명하고, 고압 상태에서 콘크리트의 유동특성을 측정할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. 목표 달성을 위해 총 2차 연도에 걸쳐 다음과 같이 연구를 계획하였다. ① 1차 연도 - 펌핑 전·후 콘크리트의 유동특성 변화에 대한 조사(관련 이론, 실험 사례 등) - 고압 상태에서 콘크리트의 유동특성을 측정할 수 있는 장비 설계 및 제작 - 다양한 콘크리트 배합에 대한 유동특성 측정 실험(제작된 장비 사용) - 압력변화와 전단흐름(shearing)을 동시에 경험하는 콘크리트의 유동특성 변화 규명 ② 2차 연도 - 압력변화와 전단흐름(shearing)을 동시에 경험하는 콘크리트의 유동특성 변화 규명(1차 연도와 연계) - 실제 규모(수평거리 300 m 이상)의 펌핑 실험 - 펌핑 전·후 콘크리트의 유동특성 변화 예측 - 펌핑 실험 결과와의 비교를 통한 장비 및 예측 정확성 검증 |
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| 색인어 | 한글 | 콘크리트 | 유동특성 | 펌핑 | 고압 | 작업성 |
| 영문 | concrete | rheological property | pumping | high pressure | workability | |
| 최종보고서 | 국토교통연구개발 최종보고서_명지대산학(권승희)_20190419.pdf 최종보고서_명지대산학(권승희)_20190329.pdf | |||||