Preventive Measures on Alkali-Silica Reaction of Crushed Stones

In Korea, due to the insufficiency of natural aggregates and increasing needs of crushed stones, it is necessary to examine the alkali-silica reaction of the crushed stones. The reaction produces an alkali-silica reaction gel which can imbibe pore solution and swell to generate cracks that are visible In affected concrete. In general, crushed stones are tested by petrograptuc examination, chemical method and mortar-bar method, but the most reliable method Is mortar-bar test. This study tested alkali-silica reactivity of crushed stones of various rock types using ASTM C 227 and C 1260, and compared the results of two test methods. This study also analyzed effects of particle size and grading of reactive aggregate on alkali-silica reaction expansion of mortar-bar. The effectiveness of mineral admixtures to reduce detrimental expansion caused by alkali-silica reaction was investigated through the ASTM C 1260 method. The mineral admixtures used were nv ash, silica fume, metakaolin and ground granulated blast furnace slag. The replacement ratios of 0, 5, 10, 15, 25 and $35\%$ were commonly applied for all the mineral admixtures and the replacement ratios of 45 and $55\%$ were additional applied for the admixtures that could maintain workability. The results indicate that replacement ratios of $25\%$ for ay ash, $10\%$ for silica fume, $25\%$ for metakaolin or $35\%$ for ground granulated blast furnace slag were most effective to reduce alkali-silica reaction expansion under the experimental conditions.

쇄석 골재의 알칼리-실리카 반응 방지 대책

최근 양질의 하천골재가 고갈상태에 직면함에 따라 쇄석 골재의 사용이 보편화되고 있지만 쇄석 골재 사용으로 야기될 수 있는 알칼리-실리카 반응에 대한 문제를 검토하지 않은 채 콘크리트 재료로 사용하고 있는 실정이다. 알칼리-실리카 반응은 콘크리트에 유해한 팽창을 일으키는 작용으로서, 반응결과 알칼리-실리카 겔이 형성되고 이러한 겔이 수분을 계속 흡수함으로써 체적 팽창을 일으켜 콘크리트에 균열이 발생된다. 골재의 알칼리-실리카 반응성을 판정하는 방법은 암석학적 판정법, 화학법 및 모르타르 바 법이 일반적으로 사용되지만, 이 중에서 모르타르 바 법이 비교적 신뢰성이 높다. 본 연구에서는 모르타르바 시험방법 중 ASIM C 227과 ASIM C 1260을 선택하여 암석 유형별로 수집한 12종의 골재들을 대상으로 쇄석 골재의 반응성을 비교, 분석하였다. 또한 본 연구에서는 반응성 골재의 입자크기 및 입도가 모르타르 바의 알칼리-실리카 반응 팽창에 미치는 영향에 관하여 검토하였다 혼화재의 용도는 상당히 많지만 본 연구에서는 쇄석 골재 사용으로 문제되고 있는 알칼리-실리카 반응에 있어서 플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸 및 메타카올린을 혼화재료로 사용할 경우 알칼리-실리카 반응에 미치는 영향을 알아보고자 시멘트에 대한 혼화재의 치환율을 달리하여 ASTM C 1260 시험법으로 알칼리-실리카 반응에 대한 팽창 저감효과를 평가하여 보았다. 본 연구에서는 혼화재의 치환율을 0, 5, 10, 15, 25 및 $35\%$로 하였으며, 모르타르 유동성 시험을 병행하여 어느 정도의 유동성을 갖는 혼화재는 45, $55\%$까지 치환율을 증가하여 길이변화 시험을 수행하였다. 시멘트 중량에 대한 혼화재 치환율이 플라이애쉬는 $25\%$, 실리카퓸은 $10\%$, 메타카올린은 $25\%$, 고로슬래그미분말은 $35\%$일 경우 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창을 가장 효과적으로 방지할 수 있는 것으로 판단된다.