고성능 감수제 및 유동화재

고성능감수제 및 유동화재 2

IV. 고성능감수제를 이용한 고강도 콘크리트

1. 고강도 콘크리트

(1) 고강도 콘크리트의 개요

고강도 콘크리트는 보통콘크리트에 비해 압축강도가 크게 개선된 콘크리트를 말하는 것으로, 일반적으로 고강도 콘크리트의 설계기준강도에 대한 기준이 정확하게 구별되어 있지 않고 국가나 지역에 EK라 구체적인 의미가 다르다.

ACI에 따르면 보통 콘크리트에서는 설계기준강도 420㎏/㎠ 이상을, 경량 콘크리트에는 280㎏/㎠이상을 고강도 콘크리트로 제한하고 있으며, 일본 건축학회에서는 압축강도 270~360㎏/㎠을 고강도 콘크리트로 규정하고 있다.

국내에서는 건축공사 표준시방서에 설계기준 강도가 일반콘크리트의 경우 270~360㎏/㎠, 경량콘크리트의 경우 240~300㎏/㎠을 고강도 콘크리트로 규정하고 있으며, 또한 Prestressed콘크리트의 경우 400~500㎏/㎠을 요구하고 있어 아직 고강도 콘크리트에 대한 정의가 분명하지 않은 실정이다.
따라서 국내에서도 고강도 콘크리트에 개한 정의를 확실히 할 필요가 있으며, 미국이나 일본에서와 같이 고강도 콘크리트에 대한 표준 제조 방법을 정할 필요가 있다.

특히 실험실에서 소정의 강도를 얻을 수 있다 해도 국내실정에 맞는 콘크리트의 제조 및 시공성 확보를 위한 연구가 선행되어야겠다.

(2) 고강도 콘크리트의 장점

① 높은 압축강도로 부재단면을 축소할 수 있으며 자중 감소의 효과가 있다.

② 시공성 향상, Man-Power 감소 및 공기단축이 가능하다.

③ 철근이 밀집되어 있거나 진동기 사용이 곤란한 부분에도 슬럼프 향상으로 콘크리트 타설이 가능하다.

④ 초고층 빌딩 등 높은 위치에도 펌프압송이 가능하다.

⑤ 균일하고 수밀한 콘크리트를 타설할 수 있다.

(3) 고강도 콘크리트의 사용실적

구조물이 고층화, 대형화, 특수화함에 따라 고강도 콘크리트에 대한 연구 ·개발이 집중적으로 이루어져, 미국에서는 79층의 건물인 Water Tower Place에 설계기준강도 630㎏/㎠의 콘크리트를 사용하였으며, 시애틀의 Union Square건물에는 설계기준강도 930㎏/㎠(실제강도 1,330㎏/㎠)의 콘크리트를 복합기둥에 사용하였다.
일본에서는 교량의 P.C Truss 부재를 압축강도 800㎏/㎠의 콘크리트를 사용하여 시공한 실적이 있으며, 세계적으로 고강도 콘크리트의 실용화에 대한 연구가 가속화 되고 있다.

국내에서도 1980년대 후반부터 고강도 콘크리트의 사용이 비교적 활발하게 진행되고 있으며, 88올림픽대교, 노량대교, 팔당대교 등의 교량이나 원자력 발전소등에 400~450㎏/㎠의 콘크리트 시공경험이 있으나 고강도 콘크리트에 대한 인식이 부족하고 연구실적의 미비로 고강도 콘크리트의 실용화에 대한 기대에는 미치지 못하고 있다. 따라서 콘크리트 구조물의 대형화, 장대화, 고층화 및 특수구조물에 대한 연구개발과 실용화가 시급한 실정이다.

2. 고강도 콘크리트의 제조방법

고강도 콘크리트의 제조방법으로는 시멘트의 수화반응과 결합반응을 촉진시켜 고강도를 얻는 Autoclave 양성방법, 반응성 골재로서 시멘트 크링커를 사용하는 방법, 폴리머계와 같은 고분자 재료를 사용하는 방법, 가압증기 양생방법 등이 있다.
이러한 방법은 시공이나 양생시 특수한 조건을 요하므로 많은 제약이 있다.
따라서 가장 경제적이며 보편적으로 실용화 되어 있는 방법은 고성능 감수제를 사용하는 것으로서 보통콘크리트와 마찬가지 방법으로 타설, 다짐, 양생을 하여 고강도화 할 수 있는 특징이 있다.

국내에서 연구된 고강도 콘크리트는 주로 고성능 감수제를 이용한 고강도 콘크리트에 대한 것이 대부분이며 연구내용도 주로 고강도에 대한 기초이론이나 역학적 특성에 대한 것이다.

일반적으로 고강도 콘크리트일수록 단위시멘트량은 증가하며 물-시멘트비는 감소하게 된다.

보통의 혼화제를 사용할 경우 5~15% 정도의 감수효과가 있으나 고강도 발현을 위해 과다투입할 경우 콘크리트의 재료분리발생, Bleeding양 증가로 악영향을 초래하게 되므로 고강도용 콘크리트에서는 대부분 고성능 감수제를 사용하게 된다.
이를 사용하므로써 시멘트 입자의 분산성을 높이고강도의 약화나 슬럼프의 감소없이 시공성을 향상시킬 수 있으므로 최소의 단위수량으로 콘크리트에 강도를 높일 수 있다.

즉 고강도 콘크리트에 가장 큰 영향을 주는 요소는 물-시멘트비로서 물-시멘트비가 40%이상이면 고강도 콘크리트 생산이 어려우므로 일반적으로 600㎏/㎠ 이상의 고강도 콘크리트의 물-시멘트비는 대부분 35%이하이다.

3. 고성능 감수제를 사용한 고강도 콘크리트

(1) 고강도 발현 메카니즘

시멘트가 완전히 수화반응 하는데는 약 25%의 물리화학적인 결합수로 필요한 것으로 알려져 있다. 그러나 콘크리트를 충분히 Mixing할 수 있고 타설도 용이하게 하기 위해서는 이보다 훨씬 많은 양의 물이 필요하게 된다.
그러나 단위수량의 증가에 EK라 콘크리트의 강도가 감소하므로, 가능한 물-시멘트비를 줄여 고강도화 할 수 있도록 첨가하는 것이 고성능 감수제이며, 이는 보통 감수제의 기능을 크게 개선하여 시멘트의 분산성을 향상시키고, 응결지연이나 공기연행이 거의 없으므로, 혼입율을 대폭 증가시켜 고도의 감수가 가능하다.

(2) 고성능 감수제에 의한 고강도 콘크리트 제조

이미 설명한 바와 같이 감수효과가 매우 큰 고성능 감수제를 사용하면 고강도 콘크리트를 쉽게 얻을 수 있다.
특히 고강도 콘크리트 제조에서는 골재의 품질이 콘크리트에 크게 영향을 미치므로 견고하고 내구적이며 입도와 입형 등이 좋은 것을 사용하는 것이 좋다.

고강도 콘크리트에서는 단위시멘트량이 증가하여 경화에 따른 발열량이 증가하므로 온도 상승이 크며, 콘크리트의 점성이 크므로 단위수량의 변화나 믹싱 조건에 따라 Slump값의 변화가 매우 민감하다.
따라서 골재의 표면수 관리 및 측정, 물의 계량관리 등에 특히 주의해야 한다.

또한 믹싱시간이나 운반시간 또는 대기의 온도에 따라 콘크리트 성질의 변화가 크며 시공시의 진동시간에 따른 골재분리의 우려가 있다.

따라서 고강도 콘크리트 제조에 있어서는 고성능 감수제의 특성을 파악하여 배합에서 양생에 이르는 일련의 과정에서 세심한 주의가 요구된다.

(3) 고강도 콘크리트에 영향을 주는 요소

① 사용재료

(가) 시멘트

건축공사 표준시방서에는 고강도 콘크리트에 사용되는 시멘트는 포틀랜트 시멘트의 1종, 2종 및 3종의 각 A급, 고로슬래그시멘트 특종, 플라이애쉬시멘트 A종을 사용하도록 규정하고 있으며, 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트를 주로 사용하고 부배합에 의한 수화열로 온도상승의 우려가 되는 경우에는 중용열 포틀랜드 시멘트를 사용하기도 한다. 그러나 조강포틀랜드 시멘트는 장기 강도가 불리하므로 P.C와 같이 초기강도 발현이 요구되는 콘크리트에 주로 사용되며 특별한 경우에는 초조강시멘트나 초속경시멘트로 일부 사용된다.

미국에서는 고강도 콘크리트용에 사용할 시멘트에 대해 분말도는 4,000㎠/g, 재령 7일에서의 모르터 강도가 295㎏/㎠이상으로 규정되어 있는 바, 우리나라에서 생산되는 시멘트중에서 내수용 시멘트가 수출용 시멘트에 비해 분말도가 적은데, 이로 인하여 강도의 차이가 발생하고 있다.

따라서 고강도용으로 선정된 시멘트에 대해서는 모르터의 강도시험과 시멘트와 혼화제와의 적합성 여부를 판단할 수 있는 시험이 요구되며, 이외에도 분말도 시험과 응결시간 측정 및 안정도 시험이 있다.

일반적으로 시멘트량이 많을수록 강도가 증가하나, 시멘트량이 너무 과다하면 강도 증진에는 효과가 없다. 즉 설계기준강도에 따라 시멘트 사용량이 다르나 550㎏/㎠이상에서는 강도증진 효과가 거의 없는 것으로 나타나 있다.

(나) 세골재

세골재의 양이 증가하면 시멘트량도 증가시켜야 하며 단위수량도 증가되므로 가능한 세골재 입자의 표면적을 줄일 수 있도록 조립율이 큰 골재를 사용하는 것이 유리하다.

일반적으로 콘크리트의 Workability를 얻기 위해서는 세골재율(S/A)을 0.34~0.40로 유지한다.

보통 콘크리트에서는 해사의 사용빈도가 증가하는데 해사의 사용으로 발생하는 제반 문제에 대한 대책없이는 고강도 콘크리트에 사용하면 안된다.

(다) 조골재

보통콘크리트에서는 조골재의 강도가 경화된 시멘트풀의 강도보다 크므로 콘크리트의 강도에 영향을 주지 않으나, 고강도 콘크리트에서는 강도가 콘크리트에 끼치는 영향이 크므로 견고하고 내구성이 있으며 입도와 입형이 좋은 조골재를 사용하는 것이 좋으며, 쇄석을 사용한 콘크리트가 천연자갈에 비해 동일조건에서 강도가 높다.
즉 골재의 크기와 표면조직에 따라 동일조건하에서 강도가 변하는데 일반적으로 고강도 콘크리트에서는 조공재의 최대치수가 10~13㎜에서 가장 높은 강도를 낼수 있는 것으로 나타나 있다.
즉, 동일한 강도의 콘크리트를 얻기 위해서는 조골재의 최대치수가 크면 단위 시멘트량을 증가시켜야 한다.

국내에서는 13~19㎜ 골재의 요구가 많지 않고, 또한 생산되고 있는 대부분의 골재의 최대치수가 25㎜이상이며, 특히 생산단가도 13㎜나 19㎜가 높으므로 경제성을 고려하여 선정해야 한다. 따라서 고강도 콘크리트의 사용량을 늘이기 위해서는 최대치수 19㎜이하의 조골재 생산량을 늘일 수 있는 생산체계를 갖출 필요가 있다.

(라) 고성능 감수제

고강도 콘크리트에는 W/C비와 높은 단위 시멘트량이 요구되므로 Workability향상을 위해 고성능 감수제를 반드시 혼입해야 한다.
고성능 감수제의 선정에 있어서는 투여량에 따른 초기유동화 및 경시변화 따른 Slump Loss와 초기재령의 입축강도, 장기재령에서의 압축강도 발현 및 가격, 신뢰성, 실적 등을 고려해야 한다.

특히 고강도 콘크리크에 사용되는 고성능 감수제는 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.

• 감수효과가 커야한다.
   
• 공기연행성이 적어야 한다.
   
• 응결지연성이 없어야 한다.
   
• 화학작용에 대한 저항성이 커야 한다.
   
• 강재에 대한 부식작용이 없어야 한다.
   
• 안전성이 높아야 한다.

② 배합

건축공사 표준시방서에는 슬럼프를 15㎝ 이하, W/C비는 55% 이하를 규정하고 있으나, W/C비는 고강도 콘크리트에 가장 큰 영향을 주는 요소로 W/C가 40% 이상일 경우에는 고강도 콘크리트를 얻기 어렵다. 따라서 대부분의 경우 600㎏/㎠ 이상의 고강도 콘크리트를 얻기 위해서는 물-시멘트비를 35%이하로 한다.

또한 Slump 1㎝ 증가시킴에 따라 압축강도가 최소 18㎏/㎠정도 감소된다고 하므로 고강도 콘크리틀 위해서는 낮은 슬럼프를 선정해야 하나, 시공성을 고려하여 일반적으로 7.5~10㎝ 정도의 슬럼프가 적당하다.

이와같이 W/C비가 감소할수록 강도는 증가하나 고성능 감수제를 장그시킨다고 W/C비를 계속 감소시킬 수 없으며, 너무 많은 양을 첨가하면 골재분리발생 등 Workability가 저하된다.

시판되는 고성능 감수제의 특성에 따라 혼입량이 다르나 일반적으로 적정 사용량은 시멘트중량에 대하여 0.5~1.0% 정도가 가장 적합한 것으로 나타나 있다.

③ Mixing, 운반, 타설 및 양생

보통콘크리트에서는 27일 설계강도를 규정하여 28일 이후에는 강도 증진이 크게 나타나지 않지만 고강도 콘크리트에서는 재령이 증가할수록 강도 증진 효과도 크다.

고강도 콘크리트에서는 보통 콘크리트에 비해 단위시멘트량이 훨씬 증가하므로 콘크리트의 경화에 따라 콘크리트 내부 온도의 상승이 크다.

따라서 콘크리트 내부와 표면과의 온도차를 줄이기 위해 양생시 보온의 필요성이 있다.

고강도 콘크리트의 점성이 크므로 단위수량의 증감에 따른 슬럼프치의 변동이 크다. 따라서 골재 표면수의 관리 및 물의 계량에 유의해야 하며 믹싱시간, 운반시간 및 타설시의 기온 등에 따라 콘크리트의 강도나 성질의 변화가 크므로 골재의 선택, 운반 및 타설레 세심한 주의가 요구된다.

타설시 진동에 의한 다짐시간이 길어지면 골재분리등이 발생할 우려가 있다. 따라서 지나친 진동다짐은 피해야 한다.

(4) 고성능 감수제를 사용한 고강도 콘크리트의 특징

① Workability

이미 언급한 바와 같이 고성능 감수제를 사용하면 큰 감수효과로 물-시멘트비가 적은 경우에도 유동성이 풍부하다. 특히 고성능 감수제를 사용한 고강도 콘크리트는 단위수량의 작은 변동에도 슬럼프값의 변화가 매우 크다. 또한 슬럼프값을 일정하게 유지한 상태로 고성능 감수제의 투입량을 증가시키면 W/C비가 거의 비례하여 감소하는 경향이 있다.

따라서 W/C비 30%이하에서도 슬럼프값이 10㎝ 이상 되도록 할 수 있다.

그러나 고성능 감수제의 혼입량이 부족하면 W/C비의 감소폭이 줄 뿐 아니라 유동성도 크게 증가되지 않으며, 혼입량이 과다할 경우 유동성은 크게 증가되나 재료분리가 발생한다. 따라서 고성능 감수제 사용시 소요의 강도, 내구성 및 수밀성을 유지할 수 있도록 각 제품에 따른 적정한 혼입량을 결정해야 한다.

② Slump Loss

Slump Loss는 시멘트의 종류, 배합시의 온도 및 습도, 혼입시간 등에 따라 다르며 고성능 감수제의 혼입향이 많으면, 더욱 크게 나타난다.

따라서 현장의 조건 등에 따라 작업성 및 경제성을 고려하여 고성능 감수제를 첨가하는 시기, 첨가량을 결정할 필요가 있다.

③ 강도특성

(가) 고성능 감수제를 사용한 콘크리트의 압축강도는 W/C비에 따라 거의 직선으로 변화하며, 압축강도의 증가에 비해 휨강도나 인장강도의 증가가 낮은 것으로 알려져 있다. 이는 고강도일수록 소성변형이 적어지기 때문이다.

따라서 구조물 설계시 고강도 콘크리트가 인장력을 부담할 경우 이를 고려해야 한다.

(나) 동일한 W/C비에서 고성능 감수제의 양을 변화시킬 경우 압축강도의 변화는 없는 것으로 나타나 있으므로 소요의 배합강도를 얻을 수 있는 최적의 고성능 감수제의 혼입량을 결정할 수 있다.

(다) 고성능 감수제를 첨가하면 조기강도를 발현할 수 있으며, 특히 콘크리트 타설시의 온도에 따라 초기강도의 변화가 큰데 일반적으로 온도가 높을수록 초기강도의 발현이 크므로 거푸집 사용을 고려하여 타설시의 온도 및 초기양생의 온도관리가 중요하다.

(라) 콘크리트의 강도가 고강도일수록 탄성영역이 커지며 탄성계수도 증가한다. 즉 고강도 콘크리트의 극한 변형율이 보통콘크리트에 비해 줄어듬을 알 수 있다.

(마) 철근과의 부착강도도 보통콘크리트에 비해 다소 증가한다.

④ 건축수축 및 크리이프

고성능 감수제를 사용한 고강도 콘크리트의 건조수축과 크리이프는 보통콘크리트에 비해 적어지는 것으로 알려져 있다.

4. 고강도 콘크리트 응용

고성능 감수제의 사용목적은 고도의 분산작용을 이용하여 고도의 감수에 의한 콘크리트의 고강도화 ·고밀도화, 유동성 부여에 의한 시공정개선 및 시멘트 절감에 의한 경제성 확보를 위해서이며, 특히 고도의 감수성을 이용하여 고강도 콘크리트의 제조에 주로 이용된다.

고강도 콘크리트의 용도는 일반적으로 P.C콘크리트 제품과 현장에서 직접 타설하는 현장 콘크리트로 구분할 수 있는데 주로 P.C Pile, 교량의 Girder나 Slab, p,c Pipe, Prepacked Concrete 및 기타 고강도를 요하는 특수구조물에 이용된다.

(1) P.C 제품

고강도 콘크리트를 가장 많이 이용하는 것은 프리스트레스를 도입하여 공장에서 제작하는 콘크리트 제품으로서 P.C파일, 전신주, P.C파이프(흄관) P.C침목 및 P.C교의 거더 등이며, 이외에도 암거, 도로용 제품, Segent, Fre-Fab관 및 널말뚝 등에도 이용된다.

P.C제품에 사용되는 주된 이유는 콘크리트제품의 생산성 향상과 조기강도 발현에 따른 거푸집 이용의 효율성 향상 및 제품의 종류에 따른 콘크리트의 고강도 요구 등으로서, 고성능 감수제의 활용으로 매우 높은 효과를 얻고 있다.

① P.C Pile

상부구조물의 대형와에 따라 파일의 깊이가 깊어지고 Diesel Hammer에 의한 항타기술의 발전 등으로, 타격력에 대한 저항성 및 말뚝 지지력 증대의 필요성에 따라 압축강고 800㎏/㎠이상의 고강도 파일이 요구되었으며, 이러한 고강도 파일은 충격에 대한 저항력도 매우 증대되어 견고한 지반에도 항타가 가능하게 되었다.

P.C Pile의 기초는지진, Pile자체의 축력 및 휨모멘트 등 종합적인 하중에 대해 저항할 수 있도록 설계되어야 하는바, 고강도 파일을 사용함으로서 이러한 제 조건을 만족시킬 수 있을 뿐 아니라 소요 수량이 감소되므로 더욱 경제적이다.

특히 고성능 감수제를 혼입함으로서 종래의 제조시설을 이용하여 더욱 고강도의 P.C제품 생산이 가능하게 되었으며, 일반적으로 고성능 감수제를 혼입하여 원심력 다짐과 고온고압 증기 양생으로 제조한다.

또한 강판의 내측에 고강도 콘크리틀 라이닝하여 제작한 합성말뚝은 휨강도가 매우 크므로 수평력이 작용하는 구조물에서 휨모멘트에 저항할 수 있도록 사용되고 있다.

② 기타의 P.C제품

P.C Pile이외에 설계하중이 큰 P.C 전주, Hume Pipe 및 건물용 P.C Slab에도 응용되는데 고강도 목적 보다는 주로 시공성의 개선이나 경제성을 위해 사용된다.

일반적으로 P.C제품에 이용할 경우 증기양생을 하는 경우가 많으므로 콘크리트제품의 사용목적에 따라 고성능 감수제를 선정를 하고, 투입량 등을 시험에 의해 결정하여 감수성능 효과의 저하 등을 고려할 필요가 있다.

특히 고온고압의 증기양생에서 고성능 감수제를 혼입하고 W/C비를 감소시키면 초기강도발현 및 고강도 효과는 더욱 크게 나타난다.

(2) 교량

단경간 교량에서는 철근콘크리트 구조가 사용되나 장경간일 경우 Prestressed Concrete 구조가 주로 사용된다. P.C구조일 경우 강도가 300~500㎏/㎠정도가 주로 사용되었으나 고성능 감수제에 개발에 따라 압축강도가 600~800㎏/㎠인 고강도 콘크리트를 사용하여 Precast 제품 뿐 아니라 현장타설 시공도 가능하게 되었다.

콘크리트 교량에서 쓰이는 형식은 단면형상에 따라 판상형, I형 또는 T형 및 box Girder로서 경간이 40m 이상되는 교량은 주로 이런 형식을 이용한다.

교량시공에 있어서 작업공간의 확보, 미관상의 문제등을 고려하여 점차 지간이 길어지고 있으며, 이러한 장지간의 교량을 콘크리트로 시공할 경우 자중을 줄여야할 필요성이 생긴다.

따라서 고강도 콘크리트의 사용은 불가피하게 되었다.
특히 교량상부시공방법이 종래에는 주로 동바리를 사용하여 거푸집을 이용한 현장타설공법 위주였으나, 지간의 장대화 및 교각높이 증가에 따라 동바리설치가 어렵게 되었으며, 이에 대한 대책으로 공기단축이 가능하고 공사비절감 등의 장점을 지닌 MSS, IIM, FCM 등의 공법이 개발되었으며, 점차 이러한 공법에 의한 시공실적이 늘어나고 있다.
이와함께 교량상부공에도 400㎏/㎠ 이상의 고강도 콘크리트 사용이 거의 대부분이며 특히 P.C Segment를 이용한 교량의 시공도 현실화 됨에 따라 고강도 콘크리트의 요구는 더욱 확대되고 있다.
이러한 P.C콘크리트 부재를 위한 고강도 콘크리트 생산에서는 골재 뿐 아니라 고성능 감수제의 관리가 중요하여 적정한 배합으로 건조수축과 크리이프를 줄임으로서 교량의 내구성을 증가시킬 수 있다.

(3) 고강도 Prepacked Concrete

① 고강도 Prepacked Concrete 개요

Prepacked Concrete는 거푸집내에 미리 조골재를 충진한 후 간극에 특수한 모르터를 주입하여 만든 콘크리트로서 수중콘크리트 등에 매우 효과적이다.

이러한 프리팩트 콘크리트에 고성능 감수제를 사용함으로써 고강도화 할 수 있게 되었으며 콘크리트 표준시방서에 「고강도 프리팩트 콘크리트는 주입 모르터의 물결합비가 40%이하로서 재령 91일에 400~600㎏/㎠의 압축강도를 얻을 수 있는 것」으로 규정하고 있다.

② 고강도 프리팩트 콘크리트의 특징

(가) 고강도 모르터의 특성

• 고강도 모르터는 시멘트 입자의 분산작용이 양호하여 골재의 간극을 쉽게 충진시킨다.
   
• 동일한 물결합재비에서 온도가 높을수록 유동성이 양호하다.
   
• 물결합재비 30~40%이고, 유하시간이 40~60초인 고강도 모르터의 블리이딩율은 거의 0에 가깝다.
   
• 보수성이 매우 양호하여 블리이딩이 거의 없으며 재료분리도 거의 발생하지 않는다.

(나) 고강도 프리팩트 콘크리트의 특성

• 초기 재령에서의 강도가 높다.
   
• 일반적으로 고강도 프리팩트 콘크리트의 압축강도는 고강도 모르터의 압축강도에 비해 약 80% 정도이다.
   
• 보통 프리팩트 콘크리트에 비해 압축강도가 높으므로 건조수축, 크리이프, 수밀성, 동결융해에 대한 저항성 및 내해수성 등에 있어서 매우 우수하다.

③ 제조방법

고강도 프리팩트 콘크리트 제조는 고성능 감수제와 알루미늄분말을 병용하거나 아니면 고강도 프리팩트 콘크리트용 혼화제를 사용하여 주입 모르터의 물-결합재비를 30~35% 정도로 감소시켜 고강도를 얻거나 혹은 일정한 표면수를 갖고 있는 모래와 시멘트 등을 섞은 후 물과 고성능 감수제를 혼입하여 고강도 모르터를 제조하는 방법 등을 이용한다.

④ 고강도 프리팩트 콘크리트용 혼화제는 소정의 유동성, 응결지연성, 팽창성, 재료분리에 대한 저항성 등을 유지시킬 뿐 아니라 유동성의 유지시간을 길게 해준다.

이러한 혼화제를 이용하여 만들어진 고강도 모르터는 시멘트 입자의 분산작용이 활발하게 이루어지고, 점성이 크더라도 조골재 사이의 간극에 쉽게 충진된다. 즉 고강도 프리팩트 주입용 모르터는 물결합비가 적고 단위수량이 적으므로 고품질이 요구되는 곳에 사용된다.

특히 고강도 프리팩트용 모르터에 사용되는 잔골재 표면수량의 변화는 모르타르의 유동성이나 압축강도에 주는 영향이 크므로, 배합시 주의를 요하며 소정의 유동성이 얻어지는 범위에서 단위 결합재 증가량을 가능한 줄일 수 있도록 잔골재의 조립율은 1.8~2.2 정도가 좋다.

특히 모르터에 사용되는 고성능 감수제는 고온시에는 효과가 크나 저온시에는 저하되므로 현장과 유사한 조건에서 시험 비비기를 하여 품질과 사용법에 대한 검토가 요구된다.

⑤ 배합

고강도 프리팩트용 모르터에 요구되는 유동성은 KS F 2432에 의한 시험을 할 경우 재료분리가 없어야 하며, 굵은 골재의 간극으로 충분히 주입될 있도록 유하시간은 25~50초를 표준으로 한다.

또한 팽창율은 KS F 2433에 의한 시험을 할 경우 콘크리트의 내동해성을 높이고 압축강도에 영향을 주지 않도록 시험개시후 3시간에서 2~5%의 값을 표준으로 한다.

고강도용 주입 모르터는 일반적으로 블리이딩의 발생이 매우 적으며 물결합재비가 40%이하인 경우 대개 1%미만이다. KS F 2433에 따라 블리이딩 시험을 할 경우 시험개시 후 3시간에서 1% 이하의 값을 표준으로 한다.

⑥ 주입

고강도용 주입 모르터는 보통의 주입 모르터에 비해 단위용적중량과 소성 및 점성이 크므로 고성능 모르터믹서를 사용하여 비비고 압송압력이 큰 펌프를 사용하여 주입한다.

4. 고강도 콘크리트의 실용화 방안

고강도 콘크리트의 우수성은 인정되고 있으나 아직은 미국이나 유럽 혹은 일본 등 일부선진국에서만 이용되고 있으며 지진 등과 같은 충격적 횡력에는 약한 연성 등을 확보해야 하는 문제 등이 남아 있다.

특히 고성능 감수제를 사용하여 물-시멘트비를 최소화함으로써 콘크리트의 강도를 증진시킬 수 있는 것은 여러 실험결과나 시공실적 등으로 분명히 규명되었다. 그러나 이러한 고강도 콘크리트를 실용화 하기에는 용도가 매우 다양하므로 일정한 기준을 마련하기 어렵다.

더욱이 강도에 적합한 골재의 선정 및 최적배합비를 결정해야 하고 생산, 운반, 타설 및 양생에 이르는 일련의 과정에서 철저한 품질관리가 이루어 져야 한다. 따라서 생산성 향상 들 실용화 할 수 있는 대책이 마련되어야 하겠다.

특히 상당히 중요한 과제로 대두되고 있는 콘크리트의 조강화, 경량화 및 고강도화에 대하여 고성능 감수제에 의한 고도의 분산작용과 감수작용을 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 고유동화에 따른 작업성 및 시공성 향상 뿐 아니라 경화 콘크리트의 조기강도화 및 고강도화에 기여함으로써 콘크리트 구조물의 공기단축, 조기거푸집제거, 거푸집 회전율의 증진 및 콘크리트의 품질향상을 가져올 수 있으므로 고성능 감수제를 이용한 고강도 콘크리트에 대하여 끊임없는 연구개발과 경험을 축적해 나가야겠다.