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문제 정의
- 실물 부재실험에서의 콘크리트 양생은 Photo. 5에서와 같이 4개 시험체 모두를 대상으로 양생막을 설치하는 것을 기본으로 하였다, 본 연구에서는 구조체에 적용한 한중 콘크리트의 압축강도를 정확하게 추정할 목적으로 실물부재 시험체와 함께 강도평가용 공시체의 양생방법도 변화시키는 것으로 계획하였으며, 이 때 얻어진 각 재령별 압축강도와 코어 강도를 비교 분석하였다.
- 내한촉진제를 사용한 콘크리트의 현장 적용성을 알아보기 위한 기초적 실험으로서, 실물부재시험을 통해 각종 양생 방법에 따른 온도이력 및 강도특성을 비롯한 강도 관리 용공시체의 양생방법에 대하여 연구한 결과를 정리하면, 다음과 같다.
- 따라서, 본 연구에서는 한중기간에 강원도 사북지역에서(Photo. 1 참조) 실시되었던 실물부재시험을 대상으로 각종 양생 방법에 따른 시험체의 온도이력 및 강도특성 등을 비교·분석함으로서, 한중콘크리트 공사에 적용할 수 있는 최적의 양생방법 및 강도관리용 공시체 평가방법을 제시함으로서 한중콘크리트 공사의 품질관리를 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 열전대는 Photo. 2에서와 같이 Data logger에 연결하여 30분 간격으로 10일간 측정하였다. 한편, 실물부재의 중앙상부와 모서리 부의 열전대는 일반적인 철근의 피복 두께를 고려하여 5cm 정도의 깊이에 설치하였다.
- 레미콘사는 현장까지의 운반시간이 60분 이내의 거리에 있는 3개 레미콘사(D사, H사, T사)를 대상으로 공장조사를 실시하였으며, 그 중 운반 거리가 가장 짧고(15분), 온수설비를 갖춘 1개 레미콘 사(D사)를 선정하였으며, 거푸집은 Photo. 2에서와 같이 콘크리트의 종류 및 양생방법별로 총 4개의 시험체를 제작하였으며, 열전대를 매립하였다(Photo. 3, 4).
- 하였다. 그리고 재령 28일과 91일에는 코어강도도 측정하는 것으로 계획하였다.
- 2(a)의 평면도에서와 같이 부재의 전체 길이 방향에 대하여 중앙부 및 모서리 부의 상중하에 열전대(T-type)를 설치하였다. 또한, 공시체의 양생방법에 따른 온도 이력을 검토하기 위하여 간이단열양생 공시체, 실험부재내부에 매립 양생한 공시체, 양생막 내부 공시체, 양생막 외부 공시체 등에 대해서도 열전대를 매립하여 설치함으로써 외기온을 포함하여 총 31 point에 열전대를 설치하였다.
- 05mm이상)과 양생포를 덮어 양생하였고, 양생막은 시험체로부터 50cm이상 간격을 유지시켜 재령 7일까지 양생하였다. 또한, 실물부재의 온도이력과 함께 콘크리트의 강도 증진 성상을 검토하기 위하여 25x25x60cm(가로×세로×길이)의 상자를 제작하고, 이를 실물부재 시험체의 단면 내에 매립한 후 재령 91일까지 공시체(ø10×20cm)를 양생하였다.
- 먼저, 콘크리트는 굵은 골재 최대치수가 25mm이고, 설계기준강도가 24N/mm2이며, 슬럼프는 15cm인 것을 목표로 하였으며, 콘크리트의 종류로는 내한촉진제를 사용하지 않은 일반 콘크리트(PC)와 내한촉진제를 사용한 콘크리트(AFP)로 구분하여 계획하였다. 또한, 콘크리트의 양생방법으로는 양생 막을 기본으로 설치한 일반콘크리트 내한촉진제를 사용한 콘크리트 단열거푸집을 사용한 일반콘크리트 및 급열 양생을 실시한 일반콘크리트 등 총 4가지 경우로 하였다.
- 본 연구의 실험요인 및 수준은 Table 1과 같다. 먼저, 콘크리트는 굵은 골재 최대치수가 25mm이고, 설계기준강도가 24N/mm2이며, 슬럼프는 15cm인 것을 목표로 하였으며, 콘크리트의 종류로는 내한촉진제를 사용하지 않은 일반 콘크리트(PC)와 내한촉진제를 사용한 콘크리트(AFP)로 구분하여 계획하였다. 또한, 콘크리트의 양생방법으로는 양생 막을 기본으로 설치한 일반콘크리트 내한촉진제를 사용한 콘크리트 단열거푸집을 사용한 일반콘크리트 및 급열 양생을 실시한 일반콘크리트 등 총 4가지 경우로 하였다.
- 시험사항으로는 각 실물부재의 길이방향(L=3m)에 대하여 중앙부와 모서리 부의 온도이력을 30분 간격으로 10일까지 측정하며, 아울러 압축강도는 재령 91일까지 측정하는 것으로 하였다. 그리고 재령 28일과 91일에는 코어강도도 측정하는 것으로 계획하였다.
- 즉, 설계기준 강도 24N/mm2를 만족하도록 사전에 배합시험을 실시하여 W/C가 47.0%인 1개 수준으로 하였다.
- 한편 구조체 콘크리트의 강도평가를 위한 공시체의 양생 방법은 노출봉함양생, 간이단열양생, 부재내부의 매립 양생 및 양생막 내부양생 등으로 계획하였다.
대상 데이터
- 각종 양생방법에 따른 한중콘크리트의 특성을 파악하기 위한 실물부재시험은 강원도 사북(강원랜드 본카지노 호텔신축공사 현장)지역에서 실시하였다. 레미콘사는 현장까지의 운반시간이 60분 이내의 거리에 있는 3개 레미콘사(D사, H사, T사)를 대상으로 공장조사를 실시하였으며, 그 중 운반 거리가 가장 짧고(15분), 온수설비를 갖춘 1개 레미콘 사(D사)를 선정하였으며, 거푸집은 Photo.
- 시멘트는 국내 S사의 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였고, 굵은 골재는 정선산 쇄석을 사용하였으며, 잔골재는 영월산 혼합사(부순모래+강모래)를 사용하였다. 또한, 고성능 감수제 및 내한촉진제는 국내 K사에서 제조·생산된 제품을 사용하였다.
- 현장)지역에서 실시하였다. 레미콘사는 현장까지의 운반시간이 60분 이내의 거리에 있는 3개 레미콘사(D사, H사, T사)를 대상으로 공장조사를 실시하였으며, 그 중 운반 거리가 가장 짧고(15분), 온수설비를 갖춘 1개 레미콘 사(D사)를 선정하였으며, 거푸집은 Photo. 2에서와 같이 콘크리트의 종류 및 양생방법별로 총 4개의 시험체를 제작하였으며, 열전대를 매립하였다(Photo.
- 같다. 시멘트는 국내 S사의 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였고, 굵은 골재는 정선산 쇄석을 사용하였으며, 잔골재는 영월산 혼합사(부순모래+강모래)를 사용하였다. 또한, 고성능 감수제 및 내한촉진제는 국내 K사에서 제조·생산된 제품을 사용하였다.
- 실물부재 시험체의 형상 및 크기는 2000년 1월 초순경에 시공 예정이었던 당 현장(강원도 사북 소재)의 옹벽 구조물을 대상으로 계획하였으며, 콘크리트 종류는 일반콘크리트 (PC)와 내한촉진제를 사용한 콘크리트(AFP)로 하였다.
- 즉, 시험체 A는 일반콘크리트 시험체 B는 내한촉진제를 사용한 콘크리트에 양생막만을 이용하여 양생한 경우이고, 시험체 C는 일반콘크리트에 단열거푸집+양생막, 시험체 D는 일반 콘크리트에 급열양생+양생막으로 양생하는 총 4개의 시험체를 제작하였다. Fig.
- 코어 공시체는 Fig. 3에서와 같이 부재의 단면을 관통하는 형태로 1개 부재에 대하여 총 6개(ø10×60cm)의 공시체를 각각 재령 28일과 91일에 채취하는 것으로 하였다.
- 한편, 코어 공시체는 열전대를 매립하여 온도이력을 측정한 부위에서 채취하였는데, 즉 전체 실물부재의 높이(H=1.5m)를 상·중·하로 구분하여 채취하였다.
성능/효과
- 1) 실물부재시험에서의 양생방법에 따른 온도이력결과, 단열양생, 급열양생, 내한촉진제 콘크리트 및 일반 콘크리트 순으로 크게 저하하는 경향을 보이고 있다 그러나 중앙부와 표면부와의 온도차로 인한 균열발생여부를 검토한 결과, 가장 온도차가 크게 나타난 단열양생의 경우가 가장 불리할 것으로 판단되었다.
- 2) 실물부재시험체의 두께가 60cm로 매시브하기 때문에 부재 체적에 따른 열용량의 효과로 인하여 전반적으로 양생 막내 온도가 -14℃~-15℃의 저온환경임에도 불구하고 양호한 온도이력을 나타내고 있었다. 따라서, 한중콘크리트 공사에 있어서 매시브한 구조물에 시공할 경우에는 외기온의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타나, 콘크리트의 초기동해측면에서는 매우 유리한 것으로 나타났다.
- 3) 실물부재시험체에서의 강도특성은 각 양생조건에 따라 양호한 온도이력을 보인 관계로 우수한 강도발현을 나 타내고 있었으나, 상대적으로 열악한 양생막 내외부에 서의 일반콘크리트용 공시체의 경우에는 초기 동해에 따른 강도발현 저하를 보인 반면에 내한촉진제 콘크리트 의 경우에는 계속해서 강도발현을 보이고 있어 내한촉진제의 사용에 따른 동결온도 저하효과 및 저온환경하 에서의 경화촉진효과를 나타내고 있었다.
- 4) 한중콘크리트의 강도관리용 공시체의 양생방법을 검토한 결과, 부재 내부에 매립하여 양생한 경우 및 간이단열양생을 실시한 경우에 있어서의 구조체 콘크리트와의 온도 이력은 다소 차이를 나타내고 있지만 부재의 코어 강도와 비교적 근사하게 나타나고 있어 구조체 강도평가를 위한 적정 양생방법으로 평가된다. 그러나, 더욱 정밀한 구조체 강도를 평가하기 위해서는 구조체의 온도이력을 추종하여 이를 반영한 온도추종 양생방법에 의한 공시체의 강도평가가 가장 바람직할 것으로 판단된다.
- 즉, 단열거푸집을 사용한 경우가 기타 양생방법의 온도이력에 비해 약간 높은 것으로 나타났다. 그러나, 각종 양생방법에 따른 온도이력을 실물 부재의 온도이력과 비교하면 단열거푸집, 급열양생, 내한촉진제 일반양생, 간이단열양생 및 막내부양생 순으로 크게 감소하는 것으로 나타났는데, 특히 단열거푸집이나 급열 양생과 같이 부재내부의 온도이력이 높은 경우는 부재 내부에 공시체를 매립하여 양생한다 할지라도 실물부재보다는 외기온의 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다.
- 양호한 온도이력을 나타내고 있었다. 따라서, 한중콘크리트 공사에 있어서 매시브한 구조물에 시공할 경우에는 외기온의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타나, 콘크리트의 초기동해측면에서는 매우 유리한 것으로 나타났다.
- 또한, 상대적으로 온도조건이 열악한 양생막 내·외부에서, 일반콘크리트의 경우에는 초기 동해에 따른 강도발현 저하를 보인 반면에 내한촉진제 콘크리트의 경우에는 계속해서 강도발현을 보이고 있어 내한촉진제 사용에 따른 동결온도 저하효과 및 저온환경하에서의 경화촉진효과를 확인할 수 있었다.
- 실험결과, 내한촉진제를 3//C=100kg 사용한 경우가 표준사용량(4ℓ/C=100kg)을 사용한 경우에 비해 굳지 않은 상태 및 강도특성에서 오히려 양호하거나 거의 유사한 특성을 나타내고 있었다 즉, 굳지 않은 상태의 슬럼프 및 공기량은 내한촉진제를 4ℓ/C=100kg 사용한 경우가 3ℓ/C=100kg를 사용한 경우에 비해 성능이 다소 떨어지는 것으로 나타난 반면, 압축강도는 거의 유사한 성능을 발휘하는 것으로 평가되었다.
- 보이고 있다. 아울러, 각 시험체에서 간이단열 양생한 공시 체나 부재 내에 매립한 공시체의 강도결과가 동일 재령의 코어강도와 비교적 유사한 강도특성을 나타내고 있어, 이러한 양생방법이 구조체의 강도관리를 위한 적절한 방안임을 재확인 할 수 있었다.
- 0℃ 이상을 유지하는 것으로 나타났다. 이는 부재 크기에 따른 열용량 효과에 기인한 것으로 판단되며, 아울러, 한중콘크리트의 공사에 있어서 비교적 단면이 큰 구조물을 시공할 경우 콘크리트 자체의 수화열 특성만이라도 사전에 충분히 검토할 수 있다면 간단한 양생방법만으로도 초기 동해를 방지할 수 있는 것으로 평가되었다.
- 전반적으로, 단열거푸집을 사용한 콘크리트가 가장 높은 온도 이력을 나타내고 있었으며, 그 다음은 급열, 내한촉진제 및 일반콘크리트 순인 것으로 나타났다.
- 즉 레미콘 공장에서 현장까지의 운반시간에 따른 슬럼프 손실이 큰 것으로 나타났는데, 이는 내한촉진제를 사용한 콘크리트의 경우, 콘크리트의 배합과정에서 배합수와 비중이 상이한 내한촉진제（비중 1.34）를 배합수의 일부로 치환하여 다량으로 사용하기 때문에 물시멘트비는 일정하나, 전체 콘크리트 내에서 실제 배합수가 차지하게 되는 용적이 작아지게 된 점 그리고, 콘크리트의 유동성 향상을 목적으로 사용된 나프탈렌계 고성능 AE감수제의 유동특성이 경시변화가 크게 되는 점 등이 복합적으로 작용하여 나타난 결과로 분석되었다.
- 측정결과, 일반 콘크리트나 내한촉진제를 사용한 콘크리트의 경우는 온도이력 측정결과에서도 알 수 있듯이, 부재 내에 매립한 경우와 간이단열양생을 실시한 공시체의 강도 성상이 비교적 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 향후 한중 콘크리트의 구조체 강도를 평가하기 위해서는 간이단열양생에 의한 방법으로 평가하는 것이 유효할 것으로 판단된다.
- 한편, 각종 양생방법별로는 양생막외, 양생막내, 부재매립, 간이단열 및 표준양생 순으로 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같이, 압축강도 발현성상은 각 공시체의 온도 이력과 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에, 강도관리용 공 시체의 평가방법을 구조체 콘크리트의 온도추종방법에 의한 양생방법으로 실시한다면 구조체 콘크리트의 강도를 더욱 정확하게 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
- 한편, 양생막내의 외기온이 -14~5℃ 범위에서 반복하는 저온 환경임에도 불구하고, 전반적으로 각 시험체의 온도 이력은 0℃ 이상을 유지하는 것으로 나타났다. 이는 부재 크기에 따른 열용량 효과에 기인한 것으로 판단되며, 아울러, 한중콘크리트의 공사에 있어서 비교적 단면이 큰 구조물을 시공할 경우 콘크리트 자체의 수화열 특성만이라도 사전에 충분히 검토할 수 있다면 간단한 양생방법만으로도 초기 동해를 방지할 수 있는 것으로 평가되었다.
후속연구
- 양생방법으로 평가된다. 그러나, 더욱 정밀한 구조체 강도를 평가하기 위해서는 구조체의 온도이력을 추종하여 이를 반영한 온도추종 양생방법에 의한 공시체의 강도평가가 가장 바람직할 것으로 판단된다.
- 따라서, 국내 관련규정에 한중콘크리트로 시공된 구조체 콘크리트의 강도를 평가함에 있어 실제 콘크리트 구조체의 양생 온도를 추종한 후, 이와 유사한 양생온도이력을 갖는 공시 체를 대상으로 평가하도록 하는 내용을 명확히 규정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
- 평가되었다는 것을 알 수 있다. 따라서, 실 구조물의 온도 이력과 가장 유사한 것으로 평가되고 있는 구조체의 온도 추종 양생 방법을 기본으로 하여 구조체의 강도를 평가하는 것이 바람직할 것으로 여겨진다. 즉, 기존의 현장 봉함 양생 방법보다는 구조체 매립이나 간이단열상자를 이용하는 것이 보다 유용하다고 할 수도 있으나, 더욱 정밀한 강도 관리를 위해서는 구조체 콘크리트의 온도변화를 추종하여 공시 체를 양생하는 방법에 대한 추가 검토가 요구된다.
- 비교적 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 향후 한중 콘크리트의 구조체 강도를 평가하기 위해서는 간이단열양생에 의한 방법으로 평가하는 것이 유효할 것으로 판단된다.
- 이와 같이, 압축강도 발현성상은 각 공시체의 온도 이력과 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에, 강도관리용 공 시체의 평가방법을 구조체 콘크리트의 온도추종방법에 의한 양생방법으로 실시한다면 구조체 콘크리트의 강도를 더욱 정확하게 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서, 실 구조물의 온도 이력과 가장 유사한 것으로 평가되고 있는 구조체의 온도 추종 양생 방법을 기본으로 하여 구조체의 강도를 평가하는 것이 바람직할 것으로 여겨진다. 즉, 기존의 현장 봉함 양생 방법보다는 구조체 매립이나 간이단열상자를 이용하는 것이 보다 유용하다고 할 수도 있으나, 더욱 정밀한 강도 관리를 위해서는 구조체 콘크리트의 온도변화를 추종하여 공시 체를 양생하는 방법에 대한 추가 검토가 요구된다.4)
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