초고강도 무시멘트 콘크리트 개발을 위한 기초 특성 연구

Preliminary Study on the Development of Ultra-High-Strength Cementless Concrete

본 연구에서는 시멘트를 고로슬래그로 100% 대체하고 수산화칼슘을 알칼리 활성화제로 적용한 무시멘트 콘크리트를 대상으로, 고로슬래그 대비 실리카퓸의 치환율(0%, 10%, 20%) 및 양생 조건(기건, 고온증기, 고온수중)을 변수로 설정하여 기초 물성을 평가하였다. 실리카퓸 치환율이 증가할수록 슬럼프 플로가 감소하였음에도 불구하고, 채움 성능을 확보하는 것으로 나타났다. 응결 시간은 수산화칼슘의 낮은 pH에 의해 전반적으로 지연되었으며, 실리카퓸의 치환율이 높을수록 그 영향이 뚜렷하게 나타났다. 고온 양생 조건에서는 포졸란 반응이 활성화되어 강도 발현이 크게 향상되었다. 실리카퓸이 20% 치환된 경우, 고온증기양생된 무시멘트 콘크리트에서 최대 압축강도(106.1 MPa) 및 휨강도(28.3 MPa)가 측정되었다. 개발된 무시멘트 콘크리트를 고온 양생이 가능한 프리캐스트 및 모듈러 콘크리트 산업에 적용할 경우 고강도⋅저탄소 구조부재로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

In this study, cementless concrete was produced by completely replacing cement with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and using calcium hydroxide (CH) as the alkali activator. The effects of silica fume (SF) substitution (0%, 10%, and 20%) and curing conditions (ambient, high-temperature steam, and high-temperature water) on the fundamental properties of cementless concrete were examined. Higher SF content reduced slump flow but maintained adequate filling ability. The lower pH of CH delayed setting, particularly at higher SF substitution levels. Under high-temperature curing, pozzolanic reactions improved strength development, resulting in compressive and flexural strengths of 106.1 MPa and 28.3 MPa, respectively, at 20% SF substitution with high-temperature steam curing. The developed cementless concrete is expected to serve as a high-strength, low-carbon structural member for use in precast and modular concrete industries that use high-temperature curing processes.