< 그림 23. 원환(Ring) 형태 시험체의 구속 건조수축 실험 >

4. 결론

？ 본 연구의 목적은 콘크리트 교량 바닥판에 발생하는 초기 건조수축 균열을 방지하는 방안을 개발하는 것이다. 이를 위해 2 가지의 현재 WSDOT에서 사용하는 콘크리트 배합설계와 20가지의 새로운 콘크리트 배합설계를 개발하여 비교 검토하였다. 이 모든 22개 콘크리트 배합설계에 대해서 초기 특성, 경화특성 및 건조수축 특성 등을 분석하였다. 본 연구에서 수행한 앞서 언급한 여러 가지 배합설계에 대한 실험적 분석에 기초하여 다음과 같은 결론이 도출되었다.

1) SRA 혼화제를 사용하면 워싱턴 주의 골재를 사용한 모든 콘크리트 배합의 자유건조수축을 감소시켜 준다. 이 혼화제는 또한 모든 콘크리트 배합에 대해서 구속 건조수축 균열의 발생경향을 현저히 낮추어 준다. 연구실 실험 데이터를 검토하면 6 in 크기의 모든 구속Ring 시험 상태의 원형 공시체의 경우 SRA를 첨가한 시험체는 재령 28일 이내에 전혀 균열이 발생하지 않았다.

2) 시멘트의 일부를 플라이 애시로 대체한 경우는 콘크리트의 강도가 감소한다. 동부 워싱턴 및 서부 워싱턴 지역의 골재를 사용한 콘크리트 배합설계에서 플라이 애시를 사용한 콘크리트는 플라이 애시를 포함하지 않은 콘크리트에 비해 보다 조기에 균열이 발생하였다.

3) 시멘트 페이스트의 양도 콘크리트의 자유 건조수축 발생에 중요한 역할을 담당하고 있다. 상대적으로 소량의 시멘트 페이스트를 함유하는 콘크리트 배합의 경우 콘크리트의 자유건조수축이 덜 발생하는 경향을 나타내고 있다. 상대적으로 큰 골재를 사용하여 콘크리트를 배합할 경우 콘크리트 배합에서 시멘트 페이스트의 부피를 감소시킬 수 있다. 콘크리트 배합 시 일반 골재사이즈인 2.5in 크기의 골재를 사용하여 시멘트 페이스트의 부피를 작게 하여 콘크리트를 배합한다. 이 경우 건조수축은 작아지고 공시체의 균열발생은 늦추어지게 된다.

4) SRA 혼화제를 첨가할 경우 포틀랜드 시멘트 일부를 플라이애시, 실리카 흄 및 슬래그로 대체하게 되면 콘크리트의 자유 건조수축을 감소시킬 수 있다. 그러나 이러한 SRA 이외의 혼화제는 SRA에 비해 그 효과가 상당히 미미하다.

5) 콘크리트의 균열 저항능력은 콘크리트의 휨(인장)강도와 자유건조수축 특성의 결합된 특징이다. 양호한 인장강도와 낮은 자유건조수축 변형률 특성을 보유한 콘크리트 배합은 상대적으로 우수한 구속 건조수축 저항성을 보유하게 된다.

6) 물-시멘트 비가 낮은 부배합의 콘크리트 배합설계는 콘크리트의 작업성에 중요한 영향을 미친다. HRWRA(부배합콘크리트)는 콘크리트의 슬럼프 수치를 Zero에 가까운 수치에서 상당히 큰 값까지 변동시킴으로서 원하는 작업성을 확보할 수도 있는데, 특히 낮은 시멘트 페이스트 함유량을 지니는 신개발 콘크리트 개발에 적당하다.

7) 콘크리트 배합에 다수의 화학혼화제가 사용될 경우, 공기함유량과 같은 원하는 콘크리트의 특성을 반영하기 어렵다.

8) 거친 골재의 크기 및 거친 골재의 채취원은 콘크리트 강도특성에 상당히 중요한 영향을 미친다. 거친 골재의 크기가 증가할수록 자유 건조수축 및 구조 건조수축 특성 모두 개선되는 경향을 보인다. 거친 골재의 생산지도 콘크리트 특성에 중요한 영향을 발휘하는데 다시 말하면 서부 워싱턴 지역의 골재를 사용한 콘크리트 배합의 강도특성은 동부워싱턴 지역의 골재를 사용한 콘크리트에 비해 강도가 크다. 하지만, 동부 워싱턴과 서부 워싱턴 골재는 거친 골재의 등급 간 차이로 인하여 어떤 골재가 강도특성 측면에서 보다 유리하다고 하는 결론을 내리기에는 아직 이른 감이 있다.

5. 권고사항

？ 본 보고서에서 수행한 실험프로그램을 기반으로 교량 상부 바닥판의 건조수축 균열 저감을 위한 개선된 콘크리트 배합설계 제안을 위해 다음과 같은 사항을 권고하는 바이다.

1) 콘크리트 교량 상부 바닥판의 초기 건조수축 균열예방을 위해 모든 콘크리트 배합 시 SRA 혼화제의 사용을 권장한다. 그러나 현장에 적용하기 전에 먼저 시험 배합을 통해서 성능을 확인할 것을 추천한다.

2) 콘크리트 배합에 플라이 애시를 첨가하거나 세멘트의 일부를 플라이애시로 대체하는 것은 낮은 초기강도로 인해 추전하지 않는 바이다.

3) 콘크리트의 균열 저항성을 향상시키기 위해 보다 적은 시멘트 페이스트를 사용하는 배합설계를 사용할 것을 권장한다.

4) 공사시행 시 보다 입경이 큰 골재를 사용하는 것을 권장한다.

5) 다수의 시멘트 계열 재료와 화학적 혼화제를 하나의 배합설계에 적용할 경우 현장에 적용하기 전에 먼저 시험 시공을 수행하는 것을 권장한다.