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콘크리트의 온도 및 수분 분포에 의해 체적변화가 발생한다. 체적변화는 구조물의 구속조건에 따라 인장응력을 유발시키고 균열이 발생한다. 이러한 균열은 콘크리트 구조물의 거동과 장기 공용성에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 환경하중에 의한 균열 문제 중 연속 철근 콘크리트 궤도(CRCT)에서 철근의 균열 제어에 미치는 영향과 장기팽창성 MgO가 ...

콘크리트의 온도 및 수분 분포에 의해 체적변화가 발생한다. 체적변화는 구조물의 구속조건에 따라 인장응력을 유발시키고 균열이 발생한다. 이러한 균열은 콘크리트 구조물의 거동과 장기 공용성에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 환경하중에 의한 균열 문제 중 연속 철근 콘크리트 궤도(CRCT)에서 철근의 균열 제어에 미치는 영향과 장기팽창성 MgO가 콘크리트 댐의 온도균열을 저감하는 효과를 연구하였다. 따라서 본 연구에서는 CRCT의 균열 패턴 및 폭을 현장조사와 함께 비선형 유한요소해석을 이용하여 예측하였다. 또한, MgO 콘크리트의 자기팽창 특성을 분석하였고, MgO 콘크리트 댐을 대상으로 체적변화에 의한 변형률과 응력을 계측하고 해석을 수행하였다. 이 연구에서는 CRCT에서의 균열의 원인과 균열 발생에 미치는 주요 영향인자를 규명하고자 경부고속철도 콘크리트 궤도 구간에서 균열 발생 현황과 발생 패턴을 조사하고, 연속 철근 콘크리트 궤도의 구조를 반영한 비선형 유한요소해석 모델을 이용하여 온도 및 수분 경사에 의한 CRCT의 균열 발생 패턴을 예측하였다. 연구 결과에 따르면 온도차와 콘크리트 수축에 의해 침목과 콘크리트 궤도(TCL) 경계부 및 침목하부에서 균열이 진전할 것으로 예상되고, 이는 현장조사에서 발생한 균열의 발생 위치와 일치하며, 주요인자는 CRCT의 단면전체의 온도하강 및 부등건조수축인 것으로 판단된다. 환경하중에 의한 횡균열이 CRCT의 거동에 미치는 영향을 분석하고 균열 관리 기준을 보다 합리적으로 결정하기 위해, 이 연구에서는 연속 철근 콘크리트 궤도에 열차하중이 작용할 때 균열이 발생한 콘크리트 궤도(TCL)와 기층(HSB)의 응력 분포를 3차원 유한요소해석 모델을 이용하여 예측하였다. 해석 결과에 따르면 균열 깊이가 증가할 경우 TCL의 휨응력과 TCL-HSB 경계부 수직응력이 증가하고, 균열이 슬래브를 관통할 경우 TCL 균열부에서 철근 주변에 국부적으로 수직 응력이 커져 장기적으로 펀치아웃 발생 가능성이 커질 수 있다. 반면 균열폭과 간격의 영향은 균열 깊이에 비해 크지 않은 것으로 나타났다. 따라서 균열폭과 간격만 관리하는 것보다는 균열 깊이를 동시에 관리할 필요가 있다. 또한 HSB 수축 줄눈의 위치를 침목 사이에 위치하도록 하는 것이 장기 공용성 확보에 더 유리하다. 저온 소성된 MgO는 장기적인 자기팽창특성을 가지고 있으며, 그 특성은 콘크리트 구조물의 체적변화를 제어하는데 사용될 수 있다. 온도의존적 자기팽창성을 갖는 MgO 콘크리트 특성을 재령에 따라 온도 및 체적 변화를 고려한 콘크리트 구조물의 응력해석에 적용하기 위한 팽창모델을 분석하였다. 또한, MgO 콘크리트가 적용된 댐 구조물의 온도 및 팽창량의 계측결과를 분석하고 유한요소해석 결과와 비교하였다. 댐구조물에서 계측한 변형률을 성분별로 분해하여 구한 MgO 콘크리트 팽창량과 등온의 실내시험에서 도출된 팽창모델에 실제 댐구조물의 온도이력을 반영한 팽창량은 유사한 수준을 보였고, 이러한 MgO 팽창은 콘크리트 구조물에 압축응력을 도입하여 균열저항성이 커진다. 저온 소성 MgO를 혼입한 MgO 콘크리트는 온도의존적 특성을 보이고 장기적으로 발생하는 경향을 보이므로, 장기적으로 높은 온도가 유지되는 매스콘크리트 구조물의 온도균열을 제어하는데 가장 유용하게 적용될 수 있을 것이다.