전국적으로 토목 및 건축 구조물의 대단위 공사 및 정비 사업이 발족 및 추진되어 부재 크기가 큰 매스 콘크리트 구조물이 많이 건설되고 있다. 대규모 콘크리트 구조물의 콘크리트 매트릭스 내 높은 수화열 발생은 콘크리트의 품질 및 시공 기간을 좌우하는 가장 중요한 요인이 되고 있다. 이로 인해 발생되는 내부 균열이 콘크리트의 내구성, 수밀성 및 강도를 저하 시키게 된다. 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트와 산업부산물을 이용한 수화열을 저감시키는 방법으로 이 연구에서는 고로 슬래그 또는 플라이애쉬를 7단계로 치환한 2성 분계 결합재와 4단계로 치환한 3성 분계 결합재를 사용하였고, 혼화재의 치환율 변화가 재령에 따른 수화 발열량, 강도 및 SEM, XRD 등의 기초 물성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 플라이애쉬가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 플라이애쉬 함유량의 증가함에 따른 높은 수화열 저감 효과를 보여주며, 고로 슬래그가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 고로 슬래그 치환율이 증가함에 따라 감소하지만 수화열 감소 효과는 높은 치환율 대비 낮은 결과를 나타내었다. 3성 분계 결합재의 28일 누적 수화열의 경우 플라이애쉬 치환율이 높아짐에 따라 낮은 수화열 결과를 보여주며 특히 40% 플라이애쉬 및 30% 고로 슬래그 결합재는 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트 대비 50%의 저열 효과를 보여주었다. 연구 결과를 통해 수화열 발생이 낮고 시공 가능한 압축강도를 가진 벨라이트계 혼합 결합재를 사용하여 콘크리트 내 온도 상승이 감소된 것을 보여주었다.
Presently, mass concrete structures are being built in federal and private projects of civil infrastructures and building structures. The hydration heat of mass concrete structures is the most important factor in the quality of concrete matrix and construction period. Moreover, internal cracks caused by hydration heat degrades durability, water tightness, and strength of concrete. To reduce hydration heat, it is necessary to blend belite cement (${eta}-C_2S$) with industrial by-products (i.e. granulated slag and fly ash). In this experiment, 14 levels of binary binders and 4 levels of ternary binders were used to understand the effect of different replacement ratio on hydration heat, strength and microstructure (i.e. SEM and XRD) of mortar. Cumulative hydration heat at 28 days for the binary and ternary binders was affected by replacement ratio of fly ash and/or granulated slag. As fly ash content increased, hydration heat decreased. As granulated slag content increased, reduction rate of the hydration heat was lower than when fly ash was used. Especially, the hydration heat of ternary binder blended with 40% flyash and 30% granulated slag showed about 50% of hydration heat from using belite cement (P). The study results showed that the temperature rise of concrete matrix can be decreased by using blended belite binders producing low hydration heat and reasonable strength.
