배합특성에 따른 시멘트 모르타르의 탄산화 및 투기 특성 정량화
Quantification of Carbonation and Gas Permeability Characteristics in Cement Mortar with Different Mix Properties
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초록
시멘트계 건설재료는 수화반응시 생성되는 공극을 가지고 있는데, 공극특성(공극률, 공극구조, 공극연결도)은 물질이동에 관여하므로, 내구성능과 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 w/c 변화에 따른 시멘트 모르타르의 탄산화 거동, 기체 투기성, 공극 구조 특성을 정량적으로 평가하고 이들 간의 상관성을 분석하였다. 3가지의 w/c(0.4, 0.5, 0.6)를 기준으로 촉진 탄산화 실험, 투기성 실험, 공극률 평가 및 역학적 특성 평가를 수행하였으며, 각 결과를 정규화하여 분석하였다. 실험 결과, w/c가 0.6으로 증가할 때, 공극률은 17.17%에서 22.69%로 증가하였으며, 투기성은 5.3배, 탄산화 속도계수는 1.77배 증가하였다. 특히 공극구조가 가장 불리한 w/c 0.6의 경우, 압력이 가해지는 투기성으로 인해 비선형적으로 크게 실험값이 증가하였다. 정규화된 내구성능 실험값은 시멘트계 건설재료의 성능지표를 도출하는데, 기본적인 정보를 제공할수 있다.
Abstract
Cement-based construction materials essentially contain pores generated during hydration reactions, and pore characteristics (porosity, pore structure, and pore connectivity) are closely related to durability performance since they govern mass and moisture transport. In this study, carbonation behavior, gas permeability, and pore structure characteristics in cement mortar with changing w/c (water to cement ratio) were quantitatively evaluated and the relationships between them were analyzed. For the work, several tests like accelerated carbonation, permeability, porosity evaluation, and mechanical property evaluation were carried out on the test mortar with three w/c ratios (0.4, 0.5, and 0.6) with normalization. Through the test results, when w/c increased to 0.6, the porosity increased from 17.17% to 22.69%. Increasing ratio of 5.3 times and 1.77 times were evaluated for gas permeability and carbonation rate coefficient, respectively. In particular, gas permeability significantly and non-linearly increased in the 0.6 w/c case due to the poor pore structure the induced gas pressure. The normalized durability performance test results can provide basic engineering information as a durability index.