Ultra high performance concrete (UHPC) uses large quantities of steel fiber, silica fume, filler and superplasticizer for a low water-to-binder ratio (W/B). Despite of exceptional mechanical performances, UHPC exhibits increased viscosity due to the adoption of silica fume and its fabrication cost is costlier than ordinary concrete because of the use of large quantities of expensive materials. Following, this study evaluates the mechanical properties of 180MPa-UHPC using zirconium silica fume

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... r) instead of silica fume with respect to the quantity and type of superplasticizer (SP) and the size of filler. The results reveal that the Zr-UHPC using W/B of 20%, 100% of Zr, amount of SP-L of 2 to 3% and 4 μm-filler with steel fiber in 1.5 vol.% can develop better fluidity than the traditional mix composition using silica fume and secure a compressive strength higher than 180 MPa. In addition, the proposed mix composition is shown to enable a reduction of the fabrication cost by 33% compared to traditional UHPC. 키워드 : 실리카퓸, 지르코늄 실리카퓸, 초고성능 콘크리트 This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited 1. 서 론 최근 경제, 사회 및 문화 전반에 걸친 급속한 발전은 교량, 도로, 철도, 항만, 공항 등 사회기반시설물에 대한 수요를 대량 으로 창출하고 있다. 또한 대형화 ․ 고층화 ․ 장대화된 구조물의 건설이 증가함에 따라 기존 재료보다 시공성, 강도, 내구성 등 성능이 향상된 고성능 콘크리트(High Performance Concrete) 의 적용이 요구되고 있다. 그러나 기존의 고성능 콘크리트는 압축강도에 비하여 매우 낮은 인장강도와 휨강도에 기인하여 연성과 에너지 흡수능력이 낮은 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 초고강도 콘크리트에 연성을 부여한 초고성능 콘크리트(Ultra-High Performance Concrete, 이하 UHPC)를 개발하고자 전 세계적으로 다양한 연 구가 활발히 수행되고 있다. UHPC는 150MPa 이상의 압축강도 를 가지며, 섬유를 다량으로 혼입하여 8MPa 이상의 인장강도 를 나타내는 등 높은 역학적 성능을 가진 재료이다(Richard et al. 1995). 또한 물, 염소이온, CO2 등의 열화인자의 침투를 거의 허용하지 않는 매우 낮은 투수계수와 탁월한 내구성능을 가지 고 있다. 이러한 UHPC의 성능을 확보하기 위해서는 0.25 이하의 낮 은 물-결합재비(W/B)를 바탕으로 다량의 강섬유, 실리카퓸, 충 전재 및 고성능 감수제 등을 사용한다. 이로 인하여 UHPC는 고가의 재료를 다량으로 사용하기 때문에 제조비용이 일반 콘 크리트에 비하여 훨씬 높은 것으로 알려져 있다. 국내에서는 UHPC를 교량 등 다양한 구조물에 적용하기 위해 한국건설기술 연구원을 중심으로 UHPC에 사용되는 재료의 국산화 및 사용물 실리카퓸 종류가 초고성능 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 영향 초고성능 콘크리트(UHPC)는 낮은 물-결합재비를 바탕으로 다량의 강섬유, 실리카퓸, 충전재 및 고성능 감수제를 사용한다. UHPC는 높은 역학적 성능을 가지는 대신 실리카퓸을 사용함에 따라 점성이 증가되며 고가의 재료를 다량으로 사용하기 때문에 제조비용이 일반 콘크리트에 비하여 고가이다. 따라서 본 연구에서는 180MPa급 UHPC의 점성 저하를 위하여 실리카퓸 대신 지르코늄 실리카퓸(Zr)을 사용한 UHPC의 고성능 감수제(SP)의 사용량 및 종류, 충전재 크기에 따른 공학적 특성을 분석하였다. 그 결과 W/B 20%, Zr 100% 사용, SP-L 사용량 2~3%, 강섬유 혼입율 1.5 vol.%이고 4㎛의 충전재를 사용하는 Zr-UHPC의 경우 기존의 실리카퓸을 사용한 배합에 비하여 우수한 유동성을 발현하고 압축강도 180MPa이상 확보 하였다. 또한 기존 UHPC 대비 33%의 제조비용 절감이 가능한 것으로 분석되었다.