The concept of autogenous shrinkage has been around for over 100 years. Historically, it was not a concern since concrete was typically made at much higher w/c ratios and lower strength. In recent years autogenous shrinkage has returned to the forefront of concrete technology discussions, especially with the documentation of field cracking and durability problems in modern high performance concretes.
Autogenous shrinkage was defined as a volume change resulting when there is no moisture transfer to the surrounding environment. Many researches has shown that autogenous shrinkage is strongly dependent on the water-cement ratios and the content of mineral admixture, such as blast-furnace slag, fly ash or silica fume, which has been used to replace cement by weight in designing the HPC proportion. However, it is surprised that so far there has not been any standard method available to measure autogenous shrinkage of concrete precisely. Many researchers have established various experimental methods based on their own investigations including the method proposed by JCI (Japanese Concrete Institute) to measure autogenous shrinkage from the setting time. Each method has got its own strong and weak points and none of them is really dominant. Besides, there also have been few researches on autogenous shrinkage under the effect of silica fume of 5% replacement.
Therefore, this dissertation aims for designing an experimental method which can be applied to measure autogenous shrinkage accurately within hours after casting. Based on the method initiated by JCI, associated with the application of chamber to control the temperature history of surrounding environment and the use of embedded strain gage which has been designed and manufactured by Vishay Intertechnology in USA specially for measuring strain in concrete only, a new experimental method was proposed by the authors to investigate autogenous shrinkage of concrete under the influence of various w/c ratios and 5% cement replacement of silica fume. The experimental results also showed that new method proposed in this work can be used to measure autogenous shrinkage reasonably around 12 hours after casting.
Based on the experimental results, a new model for predicting autogenous shrinkage of concrete with various w/c ratios and incorporating 5% SF was proposed in order to facilitate the structural designers to take autogenous shrinkage into account while designing the concrete structures concerning HPC. The proposed model then was checked with the experimental data done by the authors and by another researcher (Zhang et.al, 2003). As a result, it is seen that autogenous shrinkage of concrete with various water-cement ratios and incorporating 5% SF can be predicted by the proposed model with adequate accuracy for practical purposes.
자기 건조수축의 개념은 100년 넘게 지속되어 왔다. 역사적으로, 자기 건조수축은 일반적으로 보다 높은 물시멘트비와 낮은 강도의 콘크리트를 사용할 당시에는 그리 큰 관심사가 아니었다. 최근에 와서, 특히 현대 고성능 콘크리트에서 내구성 문제와 현장 균열의 증거로서 자기 건조수축은 콘크리트 기술 논문으로부터 주목을 받고 있다.
자기 건조수축은 외부로부터 수분전달이 없을 때 체적변화 결과로 정의된다. 많은 연구자들이 자기 건조수축은 물시멘트비와 고성능 콘크리트 배합설계에서 무게비로 시멘트와 대체될 수 있는 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸과 같은 혼화제에 크게 영향을 받는 것으로 보았다. 하지만, 놀랍게도 콘크리트의 자기 건조수축을 측정할 수 있는 정확하고 이용 가능한 표준법이 존재하지 않고 있다. 많은 연구자들이 JCI(일본 콘크리트 학회)에 의해 제안된 방법을 포함하여 그들 자신의 독자적인 조사에 근거하여 확립된 다양한 실험법을 통해 응결시간으로부터 자기 건조수축을 측정하고자 하였다. 각각의 방법은 장점과 단점을 가지고 있었으나 그들 중 어느 하나도 지배적이지는 못하였다. 게다가, 실리카퓸을5% 대체했을 때의 자기 건조수축을 연구한 사람 또한 거의 없었다.
그러므로 이 논문의 목적은 타설 후 몇 시간안의 정확한 자기 건조수축을 측정할 수 있는 실험법의 설계이다. JCI에 의해 시작된 방법을 기초로, 주변 환경의 온도 이력을 제어하는 챔버의 적용, 특히 콘크리트 변형률 측정만을 위하여 미국 Vishay Intertechnology에 의해 제작되고 설계된 매립변형률게이지의 사용, 새로운 실험법을 결합하여 다양한 물시멘트비와 실리카퓸 5% 대체 혼합 조건하에서 콘크리트의 자기 건조수축를 연구하여 제안하였다. 또한 실험 결과들은 이 연구에서 제안된 새로운 실험법을 통해 타설 후 12시간까지 신뢰할 수 있는 자기 건조수축이 측정됨을 보여준다.
실험결과를 근거로, 다양한 물시멘트비와 실리카퓸을 5% 대체 혼합한 콘크리트의 자기 건조수축 예측에 대한 새로운 식은 고성능 콘크리트를 요구하는 콘크리트 구조물 설계시 자기 건조수축을 고려해야 하는 구조설계자들에게 용이하게 사용될 것이다. 제안식은 다른 저자, 다른 연구자의 실험데이터와 검사하였으며, 유로코드 2001에 제안된 다른 식과도 비교하여 보았다. 결과적으로, 제안식에 의한 다양한 물시멘트비와 실리카퓸을 5% 대체 혼합한 콘크리트의 자기 건조수축은 실용적인 목적의 충분히 정확한 예측을 할 수 있다.
