490

9-2 혼화재료 품질 잠정지침에 따른 시험비 설계반영 요청 건설계획처-1587

(2010. 5. 31)

□ 관련문서

o 콘크리트용 화학혼화제 품질 잠정기준(안) (연구개발실-1359, 2010.4.28)

o 콘크리트용 광물질 혼화재 잠정지침(안) 및 향후 연구계획

(연구개발실-919, 2010.3.26)

□ 요청내용

콘크리트용 혼화재료(광물질 혼화재 및 화학혼화제)에 대한 품질 잠정지침 수

립에 따라 설계시 적외선 분광분석, 비중 및 고형분 시험비용 설계반영 요청

붙 임 : 1. 콘크리트용 화학혼화제 품질 잠정기준(안)

2. 콘크리트용 광물질 혼화재 잠정지침(안)

491

콘크리트용 화학혼화제 품질 잠정기준(안)

Ⅰ 개 요

■ 콘크리트 작업성 및 내구성 증진 등을 위해 혼화제 사용이 증가추세에 있으

나, 저품질 화학혼화제에 의한 시공성 및 구조물의 내구성 저하 문제 대두

■ 콘크리트 물성개선을 위해 사용되는 화학혼화제의 품질기준 미비 및 관리시

험 부재에 대한 화학혼화제의 품질균질성 확보 방안 도출

■ AE제, 감수제, AE감수제, 고성능 AE 감수제, 유동화제 품질기준 및 관리시험

기준 재검토를 통한 고품질 콘크리트 제조방안 수립

Ⅱ 품질기준 및 문제점 분석

■ 화학혼화제(Chemical Admixtures)

o 콘크리트의 작업성 및 내구성을 개선시킬 목적으로 사용되는 재료

o 사용량이 적어 그 자체가 콘크리트의 비비기 용적에 포함되지 않음

 

표 1. 화학혼화제 종류 및 특성

 

종 류	특 성
AE제	공기포를 연행하여 콘크리트의 동결융해 저항성 개선에 기여 ex) 빈졸레진, 비이온계, 음이온계 등
감수제	시멘트 입자 분산으로 유동성 개선 및 단위수량 저감 ex) 리그닌계
고성능감수제	분산능력이 감수제 보다 큰 혼화제 ex) 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리가르본산(PC)계 등
AE감수제 고성능 AE 감수제	AE제와 감수제(또는 고성능 감수제)를 적정비율로 혼합한 혼화제
유동화제	현장 도착된 콘크리트의 유동성 개선을 위해 사용
기타	급결제, 수중불분리성 혼화제 등

 

 

492

■ 품질기준 현황

o KS와 ASTM 품질기준 비교(첨부 1 참조)

- 품질기준은 대동소이하나 ASTM에서는 품질기준 외에 배치별 품질변동 평가방법

(비중, 고형분량의 차 등)을 제시하고 있음

 

표 2. 화학혼화제 품질기준의 국내․외 현황

 

구분	규격번호	제목
국내	KS F 2560	콘크리트용 화학혼화제
	KCI-AD101	콘크리트용 유동화제 품질기준
국외	JIS A 6204	콘크리트용 혼화제
	ASTM C 260	콘크리트용 공기연행제의 품질기준
	ASTM C 494	콘크리트용 화학혼화제의 품질기준
	ASTM C 1017	유동화 콘크리트용 화학혼화제의 품질기준

 

 

■ 화학혼화제 관련 최근동향

o 화학혼화제 사용량 증가

- 동결융해 저항성 등 콘크리트의 내구성 강조(기준 공기량 상향조정)

당초 : 4.5±1.5%, 현행 : 6±1.5%

- 공기량 확보를 위한 혼화제 사용량 증가

당초 : C×0.3%, 현행 : C×0.5～1.0%

o 제조사 및 제품별로 품질 변동요인 존재

o 현장에서 사용 중인 혼화제의 품질수준 확인 필요

o 적정 품질관리 방안 수립으로 양질의 혼화제 사용 유도

■ 화학혼화제 사용상의 문제점 분석

o 저품질 화학혼화제 사용 규제방법 전무

- 공인시험 성적서에 의한 서류상 품질검토

- 낙찰율, 하도급관행을 고려한 저품질 혼화제 사용가능성이 매우 큼

- 품질요소를 배제하고 가격요소에 의한 선정사례가 많음

493

o 공인기관 사용골재와 현장골재의 품질상이로 서류상 검토에 의한 혼화제의 적정

성 판단 불가

- 공급원 승인 서류로 현장골재와 혼화제의 적합성은 평가곤란

- 현장골재를 사용한 공급원 서류 요청시 혼화제 제조사 비용부담증가

- 사전 품질시험에 의한 적정 혼화제 선정 절차 필요

- 동결융해저항성에 대한 세부 시험방법의 부재

KS F 2456의 B방법(공기중 급속동결융해 시험방법) 사례가 많음

o 관리시험 항목, 기준 및 빈도 기준 부재

- 납품업체 변경 시 또는 3개월 이상 저장시에만 실시

- 3개월 이상 저장사례 없어 관행적으로 연 1회 실시

- 동결융해 및 길이변화비 시험 대부분 미실시 : 설계에 미반영

 

표 3. 화학혼화제 관련 시험항목 및 빈도규정

 

 

 

구분	시험종목	시험방법	시험빈도	비고
우리공사	-감수율, 공기량 -블리딩, 응결시간 -압축강도 공시체 -비중, 고형분	KS F 2560	․제조회사별 ․3개월 이상 저장하여 재질 변화가 있다고 인정되는 때마다	시험비 계상
국토해양부 (고시 제2009-780호)	KS F 2560 전항목	KS F 2560		동결융해시험 및 길이변화시험은 필요시
	-적외선 분광분석 (FT-IR)	KS M 0024

Ⅲ 개선대책

■ 저품질 화학혼화제 사용 억제방안 수립

o 현장 시험실에서 화학혼화제 품질 평가시험 실시방안 강구

o 시공사는 사전 품질시험을 통하여 현장 사용 자재에 적합하고 성능이 우수한 혼화

제를 선정하여 공급원 승인 요청

494

■ 혼화제 사전 품질시험 절차 규정

o 현장골재를 사용한 혼화제 사전 품질시험 실시

- KS F 2560 품질기준 중 장기간 소요되는 시험항목 제외

- 제외항목은 공급원 요청서류로 가름하고 최초 입수검사에서 확인

o 제외항목 : 재령 28일 압축강도, 길이변화, 동결융해 저항성 등

o 경시변화량(공기량, 슬럼프)은 KS F 2560에 준하나 도로공사 배합기준과 상이점을 고

려하여 감독원, 시공사 및 혼화제 관계자 협의로 변경 가능

■ 관리시험 항목 및 기준 신설

o 공급원 승인된 혼화제의 최초 입고시 혼화제 품질시험실시

- KS F 2560 품질기준 전 항목에 대한 품질시험 실시

- 현장시험실에서 수행 불가항목(길이변화비, 동결융해 저항성 시험 등)에 대해서는 공

인기관 의뢰

- 최초 입고시 품질시험 결과는 입수검사 관리기준으로 활용

- 혼화제 성분 분석을 위한 적외선 분광분석(FT-IR) 실시

o 혼화제 입수검사 관리시험방법

- FT-IR은 기기특성 오차를 감안하여 도로교통연구원 의뢰 권장

- 고형분량 시험방법 : ASTM C 494 준용(첨부 2참조)

KS M 0009(화학제품의 감량 및 찌기의 측정방법)는 시험조건(건조시간 등)이 화학혼화제 특성을 반영하지 않음

- 비중시험방법 : KS A 0601 준용(첨부 2참조)

o 혼화제 입수검사 관리기준 수립

- ASTM 규정 혼화제 품질의 균질성 평가기준 도입

- 기준값 : 최초 입수검사 결과를 기준값으로 활용

- 고형분량의 차 관리기준 : 기준값 대비 12%

- 비중의 차 관리기준 : 기준값 대비 10%

- 관리시험결과의 품질변동 추이를 분석하여 허용범위 재설정

o 관리기준을 벗어난 혼화제는 공급원 승인 업무매뉴얼 【별표 1】의 “품질 부적격 자재 조치절차 및 제재내용”에 따라 처리

o 품질변동이 의심되는 혼화제 입고 로트는 감독원 판단하에 혼화제 품질기준에 규정된 항목에 대하여 품질시험 실시

495

■ 화학혼화제 품질 잠정기준 및 시험빈도 규정

o 품질기준 : KS 표준 및 관련기준 준용

- AE제, 감수제, AE감수제, 고성능 AE 감수제 : KS F 2560 준용

- 콘크리트용 유동화제 : 한국콘크리트학회 기준(KCI-AD101) 준용

o 동결융해 시험기준 명확화

- 시험재령 : 제작후 14일간 표준양생후 동결융해 싸이클 시장

- 시험방법 : KS F 2456 A방법(수중 급속동결융해 방법)

- 판정방법 : 200 싸이클 실시후 상대동탄성계수 80% 이상

o 콘크리트용 화학혼화제 품질, 관리기준 및 시험빈도

- 화학혼화제 및 유동화제 품질 잠정기준 : 표 4 및 5 참조

- 품질관리 단계별 시험항목 및 빈도 : 표 6 참조

 

표 4. 화학혼화제 품질 잠정기준

 

종 류 품질항목		AE제	감 수 제			AE 감수제			고성능 AE 감수제
			표준형	지연형	촉진형	표준형	지연형	촉진형	표준형	지연형
감 수 율 (%)		6 이상	4 이상			10 이상	10 이상	8 이상	18 이상
블리딩 양의 비 (%)		75 이하	100 이하			70 이하			60 이하	70 이하
응결 시간차 (min)	초 결	-60～ +60	-60～ +90	+60～ +210	+30 이하	-60～ +90	-60～ +210	+30 이하	-30～ +120	+90～ +240
	종 결	-60～ +60	-60～ +90	+210 이하	0 이하	-60～ +90	+210 이하	0 이하	-30～ +120	+240 이하
압축 강도 비 (%)	재령 3일	95 이상	115 이상	105 이상	125 이상	115 이상	105 이상	125 이상	135 이상
	재령 7일	95 이상	110 이상	110 이상	115 이상	110 이상	110 이상	115 이상	125 이상
	재령 28일	90 이상	110 이상			110 이상			115 이상
길이 변화비 (%)		120 이하	120 이하			120 이하			110 이하
동결융해 저항성(A법) (상대 동탄성계수, %)		80 이상	-			80 이상			80 이상
경시 변화량	슬럼프(㎜)	-	-			-			60이하
	공기량(%)		-			-			±1.5이내
관리 시험	고형분의 차(%) (ASTM C260, C494)	최초 입수검사 시험결과를 기준으로 ±12 이하
	비중차의 비 (%) (KS A 0601)	최초 입수검사 시험결과를 기준으로 ±10 이하

 

 

1) 동결융해시험은 KS F 2456에서 규정하는 A방법(수중 급속 동결융해 시험방법)에 따른다.

시험재령은 제작후 14일간 표준양생후 시작하며, 200싸이클을 기준으로 함.

496

 

품질항목				표준형	지연형
시험항목	슬럼프(㎜)		베이스 콘크리트	80±10
			유동화 콘크리트	200±10
	공기량(%)		베이스 콘크리트	4.5±0.5
			유동화 콘크리트	4.5±0.5
블리딩의 차(㎣/㎟)				1 이하	2 이하
응결시간의 차(분)		초결		-30～+90	-60～+210
		종결		-30～+90	+210 이하
시간에 따른(15분) 슬럼프 감소량(㎜)				40 이하
시간에 따른(15분) 공기량의 감소(%)				1.0 이하
압축강도비		3, 7, 28일		90 이상
길이변화비(%)				120 이하
동결융해 저항성(A법, 상대동탄성계수비)1)				90 이상
고형분의 차(%, ASTM C 1017)				선정시험결과를 기준으로 ±12 이하
비중의 차(%, KS A 0601)				선정시험결과를 기준으로 ±10 이하

 

 

표 5. 유동화제 품질기준

 

표 6. 단계별 시험항목 및 빈도

 

 

 

종 류 품질항목		사전품질시험1) (현장시험실)	공급원 승인 (공인시험기관)	최초 입수검사	관리시험 (현장시험실)
슬럼프(㎝) 및 공기량(%)		○	○	○
감 수 율 (%)		○	○	○	-
블리딩 양의 비 (%)		○	○	○	-
응결시간의 차 (min)	초 결	○	○	○	-
	종 결	○	○	○	-
압축강도의 비 (%)	재령 3일	○	○	○	-
	재령 7일	○	○	○	-
	재령 28일	-	○	○	-
길이 변화비 (%)		-	○	○	-
동결융해 저항성(A법) (상대 동탄성계수, %)		-	○	○	-
경시 변화량	슬럼프(cm)	○	○	○	-
	공기량(%)	○	○	○	-
FT-IR 시험결과		-	○	○	-
관리시험	고형분의 차(%) (ASTM C260, C494)	○	○	○	○
	비중의 차 (%) (KS A 0601)	○	○	○	○

1) 품질시험 및 최초 입수검사용 골재는 현장에서 사용 중인 골재로 한다.

최초 입수검사 시험항목 중 현장시험 불가항목은 공인시험기관 의뢰

2) 관리시험 : 매 입고시 마다 현장 시험실에서 시험한다.

497

o 비중 및 고형분량에 대한 입수검사 관리기준 결정방법

① 고형분량의 차 관리기준 결정방법

- 고형분량의 최초 입고시험결과 : 42%

- 고형분량의 관리한계 :  × ±



  ±(소숫점 2자리에서 반올림)

- 고형분량의 입수검사 관리기준 : 37.0～47.5%

② 비중의 차 관리기준 결정방법

- 비중의 최초 입고시험결과 : 1.050

- 비중의 관리한계 :  ×± 

  ±(소숫점 4자리에서 반올림)

- 비중의 입수검사 관리기준 : 0.945～1.155

■ 화학혼화제 품질관리 절차

그림 1 화학혼화제 품질관리 절차

o 혼화제 선정완료 및 사용중 현장에 대한 경과조치

- 현재 사용중인 혼화제에 대한 입수검사 시험(고형분 및 비중)을 실시하여 그 결과를

기준값으로 하고 본 지침의 관리기준을 적용

498

Ⅳ 향후계획

■ 혼화제 품질기준 수립을 위한 연구과제 추진

o 화학혼화제 품질 및 관리기준에 대한 국내․외 시방기준 재검토

o 화학혼화제의 품질변동 최소화를 위한 품질기준 강화방안 수립

o 관리기준 변동에 따른 콘크리트 품질변동 특성 분석

o 입수검사 관리항목에 대한 변동범위 분석을 통한 기준 재설정

o 현장 간편 관리시험방법의 발굴 및 신뢰성 검증

■ 콘크리트 내구성 향상을 위한 품질기준 수립

o 혼화제 품질과 QPI 내구성 지수 상관성 분석을 통한 품질기준 수립

o 혼화제 품질과 콘크리트 내구성 상관성 분석 및 품질기준 도입

※ 첨부 : 1. KS와 ASTM 품질기준 비교

2. 콘크리트용 화학혼화제 선정 및 관리시험 잠정기준(안)

499

콘크리트용 광물질 혼화재 잠정기준(안)

Ⅰ. 개 요

o 콘크리트 내구성 증진을 위하여 포장콘크리트, 고성능 콘크리트 바닥판,

HPC 교면포장, 해양콘크리트 구조물 등에 광물질 혼화재 사용중

o 광물질혼화재 관련 시방서 및 지침 간 상이한 내용에 대한 정비 및 우

리공사에 적합한 통일된 품질지침 작성

o 고품질 고속도로 건설을 위한 콘크리트용 광물질 혼화재 품질기준

정비 및 활용성 재고를 위한 전략수립

※ 광물질 혼화재(Mineral Admixtures)

o 혼화재료로서 사용량이 비교적 많아서 그 자체가 콘크리트 등의

비비기 용적에 계산되는 것

o 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 실리카퓸 등이며, 결합재로서 사용

되는 재료(SCM; supplementary cementitious material)

Ⅱ. 광물질 혼화재 사용현황

1. 플라이애시 콘크리트 포장(설계처-2705, 2009.5.19)

o 플라이애시를 결합재 중량 20% 혼합한 포장콘크리트 설계반영

o 플라이애시 사일로 설치에 의한 배치플랜트 혼합방식 적용

o 품질 및 배합기준, 시공시 주의사항 등 명시

2. 고성능 콘크리트(노출) 바닥판

o 3성분계 콘크리트에 의한 내구성 향상

- 시멘트 : 고로슬래그 미분말 : 플라이애시 = 6 : 3 : 1

o 콘크리트 배합기준(강도, 물-결합재비, 공기량), 품질기준 명시

3. HPC 교면포장공법(국토해양부 신기술 495호, 삼성물산(주))

o 수밀성 향상 및 균열억제를 위해 실리카퓸 및 친수성 PVA 섬유 사용

o 혼화재료 품질 및 배합기준 만 명시

4. 해양콘크리트 구조물(인천대교, 시화대교)

o 염해 내구성 향상을 위해 고로슬래그 미분말 30～50% 혼합

o 품질기준, 시험 및 사용지침 전무

Ⅲ. 광물질 혼화재 관련 시방 및 지침 현황

500

1. 콘크리트 표준시방서

o KS 표준에 입각한 각 혼화재료 품질기준 및 최대 혼합율 명시

2. 고속도로공사 전문시방서

o 플라이애시 및 팽창재에 대한 품질기준만 명시

3. 산업부산물재활용 도로포장지침(국토해양부, 2009. 11)

o 플라이애시, 고로슬래그 미분말을 사용하는 포장콘크리트에 국한됨

o 고로슬래그 미분말 혼합율 30～70%, 플라이애시 혼합율 10～30%

o 강열감량 허용 변동범위는 ±1.0%로 규정(실효성에 강한 의문 제기됨)

4. 혼화재를 사용한 레미콘 품질관리에 관한 지침(국토해양부 검토중)

o 고로슬래그 미분말, 플라이애시 중 한 종류 혼화재가 단위결합재량

대비 10% 초과 사용시 적용

o 다성분계 콘크리트, 실리카퓸 등은 협의에 의해 정함

o 단위 포틀랜드시멘트량은 원칙적으로 200kg/㎥ 이상

Ⅳ. 문제점 분석

1. 명시한 시방서

o 각 혼화재의 KS 품질기준만을 명시

- 해설에서 효과, 사용상 주의에 대한 선언적 내용 기술

2. 상이한 혼합율 규정

o 시방서, 지침에 따라 혼화율 규정이 상이

 

 

 

 

구분	콘크리트 표준시방서	혼화재를 사용한 레미콘 품질관리에 관한지침	산업부산물재활용 도로포장지침
플라이애시	25% 이하	10～25%	10～30%
고로슬래그 미분말	50% 이하	10～50%	30～70%
실리카흄	10% 이하	당사자간 협의	-
다성분계 콘크리트	50% 이하	사용불가	-

구분

콘크리트

표준시방서

혼화재를 사용한 레미콘

품질관리에 관한지침

산업부산물재활용

도로포장지침

플라이애시 25% 이하 10～25% 10～30%

고로슬래그 미분말 50% 이하 10～50% 30～70%

실리카흄 10% 이하 당사자간 협의 -

다성분계 콘크리트 50% 이하 사용불가 -

3. 현실을 무시한 엄격한 품질관리

o 산업부산물재활용 도로포장지침에서는 강열감량 허용 변동범위를

501

±1.0%로 규정(KS 표준에서는 5% 이하로만 규정)

o 화력발전소 배기가스에서 포집되는 플라이애시는 강열감량 변동범위의 인위적 관리는 곤란

- 제조사에서는 포장 콘크리트용 플라이애시 사일로의 별도관리 필요

o 제반여건을 감안하였을 때 KS 표준에 적합한 플라이애시를 사용하고콘크리트 제조단계에서 공기연행제 사용량 조절로 콘크리트 품질변동 최소화 유도

4. 우리공사 혼화재 관리지침 마련 시급

o 플라이애시를 제외한 광물질 혼화재의 우리공사 관리지침 전무

o 혼화재 품질, 관리기준 및 지침이 산재하여 현장 관리자의 혼동가중

o 고속도로 공사 특성에 적합한 광물질 혼화재 관리지침 작성 필요

Ⅴ. 개선방안 및 향후계획

1. 현행 시방 및 지침을 통합한 잠정지침(안) 작성(첨부참조)

o 현재 사용중인 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 실리카퓸 사용 잠정지침

o 팽창재(제한적 사용), 메타카올린(사용실적 없음) 등은 향후 기술개발 추이에 따라 반영

o 시방서, 지침에 따라 상이한 혼합률에 대한 잠정기준제시

2. 광물질 혼화재의 품질관리 수준 향상을 위한 연구과제 추진

o 광물질 혼화재 사용 콘크리트의 합리적 품질관리 방안 제시

- 굳지않은 콘크리트의 광물질 혼화재 혼합률 추정시험법 개발

- 향후 기술전개를 고려한 합리적 혼합율 기준제시

- 입수검사를 위한 품질관리 항목 선정 및 대처방안 수립

o 혼화재 품질변동이 콘크리트 물성에 미치는 영향 분석

- 강열감량 변동에 따른 공기량 확보위한 방안 강구 등

- 품질관리를 위한 입수검사 기준 및 장치마련

첨 부 : 콘크리트용 광물질 혼화재 잠정지침(안)