[논문]2중 버블시트를 이용한 한중 콘크리트의 단열보온양생 공법

한천구; 오선교; 신동안; 전충근; 김종

doi:10.22636/mkci.2006.18.6.51

문제 정의

그러므로, 본 고에서는 단열보온양생과 관련한 2중 버블 시트로 구성된 슬래브용 표면 양생재 개발과정과 추후 실무조건에서 저렴하면서도 품질향상까지 확보할 수 있는 새로운 한중 콘크리트 시공법을 소개하고자 한다.
저하시키게 된다. 따라서, 초기동해 방지 및 기준 재령 내에서 소요강도를 확보할 수 있도록 양생을 실시하도록 한다.
본 기술은 시멘트 자체에서 발생되는 수화열을 버블 시트로 열의 유출손실을 방지하고, 이동을 차단시켜 주므로 충분한 양생 온도를 확보 시킬 수 있다.

가설 설정

단열거푸집 평가용 공시체는 벽식구조 건축물의 열악한 상태의 슬래브로서 두께 120 mm를 가정하여 30 X 30 X 12 cm인 시험체를 제작하였는데, 이때 측면은 슬래브가 연속된다고 가정하여 T = 100 mm인 스티로폼으로 밀봉하였고, 하부는에 나타낸 것과 같은 단열거푸집을 사용하였다.
5%로 하였다. 시험체는 벽식구조의 120 mm 두께 슬래브로 가정하고, 표면 양생 방법 종류로는 I (노출), U(버블시트 1겹), DI(버블시트2겹), Ⅳ.(버블 시트 1겹 +부직포), V(버블시트 2겹 十부직포)의 5수준으로실험 계획 하였다.

제안 방법

시험체는 벽식구조의 120 mm 두께 슬래브로 가정하고, 표면 양생 방법 종류로는 I (노출), U(버블시트 1겹), DI(버블시트2겹), Ⅳ.(버블 시트 1겹 +부직포), V(버블시트 2겹 十부직포)의 5수준으로실험 계획 하였다.
60, 120, 180, 300, 840°D . D에서 압축강도를 측정하였으며 , 표면 단열 양생법 종류별에 따른 온도이력 및 재령 7 및 28일에서 코어 압축강도를 측정하였다.
실험사항으로 굳지않은 콘크리트에서는 슬럼프. 공기랑 염화물량, 콘크리트 온도 및 응결시간을 측정하였고, 경화 콘크리트에서는 압축강도(구조체 관리용, 표준양생)와 온도이력을 측정하였으며 , 콘크리트의 양생은 타설 후 마무리 작업이 종료된 다음 2중 버블 시트를 포설하는 것으로 하였다.
당 현장에서는 1개층을 하루에 시공하기 어려우므로, 과 같이 A, B구간으로 나누어 시공하도록 하였다.
7>과 같다. 먼저, 배합사항으로 구조체용 콘크리트는 설계기준강도 24 MPa의 1수준에 대하여 목표슬럼프 150 + 25 mm, 목표공기 량 4.5 ± 1.5%를 만족하도록 제조하였다. 콘크리트 타설은 기둥, 보, 슬래브 순으로 계획하였다.
실험방법으로 베이스 콘크리트는 레미콘사의 베처 플랜트에서 제조하는 것으로 하였고, 유동화 방법은 현장에서 첨가하고 현장에서 유동화하였다. 온도이력은 온도 측정용 열전대를 구조체에 매입한 후 데이터 로거를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였다.
실험사항으로 굳지 않은 콘크리트에서는 슬럼프 및 공기량을 측정하였고, 경화 콘크리트에서는 적산온도 20, 30. 60, 120, 180, 300, 840°D .
항온조에서 7일 동안 양생하였다. 양생 완료 후 0100 mm의 코어를 채취하고 양쪽면을 유황 캐핑한 후 7일 압축강도를 측정하였고, 그 이후 시험체는 20℃에서 표준양생 한 후 28 일째 다시 코어를 채취하여 압축강도를 측정하였다.
유동화하였다. 온도이력은 온도 측정용 열전대를 구조체에 매입한 후 데이터 로거를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였다.
지하층 매트 콘크리트의 상부는 A. B 구간 모두 2중 버블 시트를 이용하여 단열보온양생 하도록 하였는데, 단열보온양생은 A, B 구간 모두 72시간 정도 실시하였다.<사진 5>는 버블 시트를 이용한 단열보온양생공법의 시공 순서를 나타낸 것이다.
5%를 만족하도록 제조하였다. 콘크리트 타설은 기둥, 보, 슬래브 순으로 계획하였다. 실험사항으로 굳지않은 콘크리트에서는 슬럼프.
표면 단열양생법 종류별 내부 온도이력은 시험체의 표면, 중심부 및 하부에 온도측정용 열전대(T-type)를 매입한 후 data logger로 10분 간격으로 온도를 기록하여 양생중인 콘크리트의 내부온도를 측정하였다.

대상 데이터

15, 분말도: 3, 303 cm, g)를 사용하였다. 골재로서 잔 굵은 골재는 충북 청원군 옥산산 강모래(밀도: 2.6, 입형판정실적률: 61)와 20 mm 부순 굵은골재(밀도: 2.66, 입형판정실적률: 56.5)를사용하였다. 혼화제는 나프탈렌계 AE 감수제를 사용하였다.
당 현장에 사용한 재료로 콘크리트는 인근지역 KS업체인 레미콘을 사용하였고, 2중 버블시트는 독립기포층이 형성되도록 공장에서 제작된 것을 사용하였다.
대상 건물은 충북 청주시 청주대학교 내에 위치한 청주대학교 교양관 신축공사 현장으로서 공사개요는와 같고, 는 조감도를 나타낸 것이다.
본 실험의 사용재료로 시멘트는 국내산 보통포틀랜드시멘트 (비중: 3.15, 분말도: 3, 303 cm, g)를 사용하였다. 골재로서 잔 굵은 골재는 충북 청원군 옥산산 강모래(밀도: 2.
5)를사용하였다. 혼화제는 나프탈렌계 AE 감수제를 사용하였다.

이론/모형

슬럼프 시험은 KSF 2402, 공기량 시험은 KSF 2421에 의거 실시하였다.

성능/효과

및 초기동해 피해는 없는 것으로 나타났다. 또한 지하 매트 매스 콘크리트의 부위별 온도차가 거의 없는 것으로 나타나 중앙부와 상부간의 온도차를 줄여 주어 수화열 균열 방지 및 내구 성향상에도 큰 효과가 발휘된 것으로 판단된다.
먼저, 7일 코어 압축강도에서 단열양생법 I 및 !!는 다른 단열 양생법과 비교하여 크게 저하하는 것으로 나타났는데, 이는 초기 24시간 이전에 초기동해 피해를 입었기 때문이라고 사료된다. 또한, 단열양생법의 코어 압축강도는 V, IV, n 순으로 강도가 작게 나타났는데, 이는 버블시트와 부직포의 열전도율 차이에 의한 적산온도의 변화에 기인한 것으로 분석된다. 28일 코어 압축강도는 단열양생법 I 의 경우가 여타의 단열양생법과 비교하여 제일 작은 것으로 나타났는데, 이는 7일 코어 압축강도의 분석과 동일하다.
이력을 나타낸 것이다. 먼저, 각 표면 단열양생법 조건변화별 표면, 중심부 및 하부간의 온도차는 거의 없는 것을 알 수 있었는데, 이는 부재가 얇은 슬래브 두께로 가정하였기 때문이라고 분석된다.
먼저, 굳지않은 콘크리트는 모두 목표로 하는 값을 만족하는 것으로 나타났고, 압축강도는 28일 재령에서 표준 및 구조체관리용 공시체 모두 24 MPa 이상의 값으로 나타났다. 단 초기 재령에서 다소 차이를 보이는데, 이는 공시체가 받은 양생 온도 이력에 의한 적산온도 차이에 의한 것으로 판단된다.
먼저, 열의 전도는 열전도율이 가장 낮은 독립기포층으로 구성된 버블시트를 단열재로 사용하므로써 열전도율을 최소화시켰고, 버블시트와 콘크리트를 밀실하게 부착시켜 덮어 주므로 열대류 현상을 축소 할 수 있는데, 이는 끊는 물에 뚜껑을 닫아 수증기의 방출을 막아 주는 효과로 볼 수 있다.
먼저, 지하매트 A구간의 경우는 구조체 부위별 72시간 동안의 적산온도는 48.9 ~ 56.SD .
것이다. 모델식의 결정계수는 0.98 이상, 표준편차는 16.27 N/mm2 이하의 양호한 상관성을 나타내고 있으며, 적산온도 증진에 따른 압축강도의 양호한 증진경향을 알 수 있다.
버블시트를 이용한 단열보온양생공법의 개발 및 시공한 결과, 초기 동해 방지, 재령 내 소요강도 확보, 공사비 절감, 안전성 및 내구성 확보가 가능하였다. 특히, 본 공법은 한중 콘크리트뿐만 아니라 일반적인 콘크리트의 양생에 적용할 경우, 수분 증발 방지효과로 소성수축 균열 및 건조수축 균열이 완전히 방지되어 무균열시공이 성취될 수 있으므로, 앞으로 콘크리트 양생에 범용적인 공법으로 활용될 것으로 판단된다.
슬럼프 및 공기량은 1, 4.50 mm 및 4.2%를 나타내어 모두 계획한 목표 유동성과 목표 공기량의 범위를 만족하는 것으로 나타났다.
다음으로 U(버블시트 1겹)의 경우는 약 12시간 이후부터 0℃ 이하로 저하하여 노출과 비교하여 약 6시간의 단열성능이 있었으나, 이 또한 초기의 급속한 온도 저하에 의해 초기동해 피해가 발생하였을 것으로 사료된다. 반면, in, IV, V의 경우에는 콘크리트 내부 및 표면 온도가 초기 24시간 이전에 0℃ 이하로 저하하지 않았고, 최저온도가 각각 9, 10 및 11℃로 영상의 온도를 유지하므로써, I 및 !!와 비교하여 우수한 단열효과를 나타내었는데, 즉 버블시트 2겹 +부직포, 버블시트 1겹 +부직포, 버블시트 2겹 순으로 단열성능이 우수한 것으로 나타났다. 따라서, 한중 콘크리트 시공시 버블시트와 부직포를 이용한 표면보온양생을 실시한다면 콘크리트의 초기동해를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
지하매트 A, B구간에 본 기술을 도입함으로써 충분한 보온 양 생이 실시되어, 초기양생 완료 후, 육안으로 관찰한 결과 콘크리트의 균열 및 초기동해 피해는 없는 것으로 나타났다. 또한 지하 매트 매스 콘크리트의 부위별 온도차가 거의 없는 것으로 나타나 중앙부와 상부간의 온도차를 줄여 주어 수화열 균열 방지 및 내구 성향상에도 큰 효과가 발휘된 것으로 판단된다.
구조체 내부 온도는 먼저 타설된 하부 및 하부 중앙 부분의 경우 2 ~ 3℃정도 8 시간까지 저하한 후 수화열에 의하여 온도가 상승하는 것으로 나타났고, 여타 부분에서는 타설 직후부터 온도가 유지되거나 상승되는 것으로 나타났다. 특히 외기와 가장 가까운 상부 콘크리트 온도에서도 양생기간 동안 약 16℃로 충분한 양생온도를 확보할 수 있어 버블시트에 의한 단열양생 공법이 효과적인 것으로 나타났다.<그림 13, 14>는 부위별 적산온도 및 평균 양생 온도를 나타낸 것이다.
반면 구조체 내부온도는 최초 타설되는 시점부터 약 8 ~ 12시간 정도 저하하다가 그 이후로는 시멘트의 수화반응에 의하여 점증적으로 온도가 상승하는 것으로 나타났다. 특히, 외기와 가장 가까운 상부 콘크리트의 온도이력에서도 3.3℃ 이상으로 유지됨에 따라 2 중 버블 시트에 의한 한중 콘크리트 단열보온양생 효과가 높은 것이 입증되었다.
D 이상 높은 것点 나타났다. 평균양생온도는 각 부위별 12.6 ~ 16.8℃로 나타나 부위별 온도차는 크지 않은 것으로 나타났고, 외기평균온도는 1.8℃로 나타나 본 공법을 적용 시 약 10.8℃ 이상 높은 양생온도를 확보 할 수 있음을 알 수 있었다.

후속연구

반면, in, IV, V의 경우에는 콘크리트 내부 및 표면 온도가 초기 24시간 이전에 0℃ 이하로 저하하지 않았고, 최저온도가 각각 9, 10 및 11℃로 영상의 온도를 유지하므로써, I 및 !!와 비교하여 우수한 단열효과를 나타내었는데, 즉 버블시트 2겹 +부직포, 버블시트 1겹 +부직포, 버블시트 2겹 순으로 단열성능이 우수한 것으로 나타났다. 따라서, 한중 콘크리트 시공시 버블시트와 부직포를 이용한 표면보온양생을 실시한다면 콘크리트의 초기동해를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
내구성 확보가 가능하였다. 특히, 본 공법은 한중 콘크리트뿐만 아니라 일반적인 콘크리트의 양생에 적용할 경우, 수분 증발 방지효과로 소성수축 균열 및 건조수축 균열이 완전히 방지되어 무균열시공이 성취될 수 있으므로, 앞으로 콘크리트 양생에 범용적인 공법으로 활용될 것으로 판단된다.

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