응결시간조정에 의한 매트기초 매스 콘크리트의 온도균열저감 공법적용의 Mock-up Test Mock-up Test of Temperature Crack Reduction Method Application by Setting Time Control of Mat Foundation Mass Concrete원문보기
현재 국내의 건설공사현장에서는 도심부에 대형 건설사를 중심으로 초고층 건축물의 시공이 진행 중에 있다. 그런데 이러한 초고층 건축물의 기초는 상부의 큰 하중을 지지하기 위해 매우 두꺼운 매트 콘크리트가 필수적이다. 그러나 이와 같은 매스 콘크리트는 현장여건상 다량의 콘크리트를 동시에 타설할 수 없기 때문에 일체성에 의문이 제기되는 것은 물론이고 수화발열시간의 서로 다름에 따른 내응력에 의한 균열발생 가능성이 증가한다. 따라서 본 연구에서는 상기의 문제점을 해소시키고자 국내 모처에 건설되고 있는 초고층 건축물을 대상으로 초지연제의 응결시간차를 활용한 수평분할타설 건축 매스 콘크리트의 수화열 조정공법을 실제 건축현장에 적용하고자 Mock-up test를 통하여 그 효율성을 확인하였다. 실험결과 초지연제 투입 전 후슬럼프 플로우는 목표 지연시간이 길어질수록 다소 증가하였고, 공기량은 큰 차이는 없는 것으로 나타났으며, 응결시간은 목표 지연시간이 길어질수록 지연되었다. 목표 지연시간이 길어질수록 초기재령에서는 압축강도가 작게 나타났으나, 재령이 경과할수록 강도증진 폭이 크게 되어 재령 28일에서는 보통 콘크리트보다 동등 혹은 그 이상을 나타내었다. 또한 2단 및 4단으로 초지연제에 의한 응결시간차공법을 활용한 경우 하부와 상부간 콘크리트의 일체화 및 온도차를 낮추고, 수화열 피크시점이 후기로 늦어짐에 따라 균열발생가능성을 저하시키는 효과를 확인할 수 있었는데, 특히 4단 타설에서 가장 양호한 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.
현재 국내의 건설공사현장에서는 도심부에 대형 건설사를 중심으로 초고층 건축물의 시공이 진행 중에 있다. 그런데 이러한 초고층 건축물의 기초는 상부의 큰 하중을 지지하기 위해 매우 두꺼운 매트 콘크리트가 필수적이다. 그러나 이와 같은 매스 콘크리트는 현장여건상 다량의 콘크리트를 동시에 타설할 수 없기 때문에 일체성에 의문이 제기되는 것은 물론이고 수화발열시간의 서로 다름에 따른 내응력에 의한 균열발생 가능성이 증가한다. 따라서 본 연구에서는 상기의 문제점을 해소시키고자 국내 모처에 건설되고 있는 초고층 건축물을 대상으로 초지연제의 응결시간차를 활용한 수평분할타설 건축 매스 콘크리트의 수화열 조정공법을 실제 건축현장에 적용하고자 Mock-up test를 통하여 그 효율성을 확인하였다. 실험결과 초지연제 투입 전 후슬럼프 플로우는 목표 지연시간이 길어질수록 다소 증가하였고, 공기량은 큰 차이는 없는 것으로 나타났으며, 응결시간은 목표 지연시간이 길어질수록 지연되었다. 목표 지연시간이 길어질수록 초기재령에서는 압축강도가 작게 나타났으나, 재령이 경과할수록 강도증진 폭이 크게 되어 재령 28일에서는 보통 콘크리트보다 동등 혹은 그 이상을 나타내었다. 또한 2단 및 4단으로 초지연제에 의한 응결시간차공법을 활용한 경우 하부와 상부간 콘크리트의 일체화 및 온도차를 낮추고, 수화열 피크시점이 후기로 늦어짐에 따라 균열발생가능성을 저하시키는 효과를 확인할 수 있었는데, 특히 4단 타설에서 가장 양호한 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.
Recently, the number of high-rise buildings being built in Korea by major construction companies for residential and commercial use has been increasing. When constructing a high-rise building, it is necessary to apply massive amounts of concrete to form a mat foundation that can withstand the huge l...
Recently, the number of high-rise buildings being built in Korea by major construction companies for residential and commercial use has been increasing. When constructing a high-rise building, it is necessary to apply massive amounts of concrete to form a mat foundation that can withstand the huge load of the upper structure. However, it is of increasing concern that due to limitations in terms of the amount of placing equipment, available job-sites and systems for mass concrete placement in the construction field, it is not always possible to place a great quantity of concrete simultaneously in a large-scale mat foundation, and for this reason consistency between placement lift cannot be secured. In addition, a mat foundation Is likely to crack due to the stress caused by differences inhydration heat generation time. To derive a solution for these problems, this study provides test results of a hydration heat crack reduction method by applying placement lift change and setting time control with a super retarding agent for mass concrete in a large-scale mat foundation. Mock-up specimens with different mixtures and placement liftswere prepared at the job-site of a newly-constructed high-rise building. The test results show that slump flow of concrete before and after adding the super retarding agent somewhat Increases as the target retarding time gets longer, while the air content shows no great difference. The setting time was observed to be retarded as the target retarding time gets longer. As the target retarding time gets longer, compressive strength appears to be decreased at an early stage, but as time goes by, compressive strength gets higher, and the compressive strength at 28 days becomes equal or higher to that of plain concrete without a super retarding agent. For the effect of placement lift change and super retarding agent on the reduction of hydration heat, the application of 2 and 4 placement lifts and a super retarding agent makes it possible to secure consistency and reduce temperature difference between placement lifts, while also extending the time to reach peak temperature. This implies that the possibility of thermal crack induced by hydration heat is reduced. The best results are shown in the case of applying 4 placement lifts.
Recently, the number of high-rise buildings being built in Korea by major construction companies for residential and commercial use has been increasing. When constructing a high-rise building, it is necessary to apply massive amounts of concrete to form a mat foundation that can withstand the huge load of the upper structure. However, it is of increasing concern that due to limitations in terms of the amount of placing equipment, available job-sites and systems for mass concrete placement in the construction field, it is not always possible to place a great quantity of concrete simultaneously in a large-scale mat foundation, and for this reason consistency between placement lift cannot be secured. In addition, a mat foundation Is likely to crack due to the stress caused by differences inhydration heat generation time. To derive a solution for these problems, this study provides test results of a hydration heat crack reduction method by applying placement lift change and setting time control with a super retarding agent for mass concrete in a large-scale mat foundation. Mock-up specimens with different mixtures and placement liftswere prepared at the job-site of a newly-constructed high-rise building. The test results show that slump flow of concrete before and after adding the super retarding agent somewhat Increases as the target retarding time gets longer, while the air content shows no great difference. The setting time was observed to be retarded as the target retarding time gets longer. As the target retarding time gets longer, compressive strength appears to be decreased at an early stage, but as time goes by, compressive strength gets higher, and the compressive strength at 28 days becomes equal or higher to that of plain concrete without a super retarding agent. For the effect of placement lift change and super retarding agent on the reduction of hydration heat, the application of 2 and 4 placement lifts and a super retarding agent makes it possible to secure consistency and reduce temperature difference between placement lifts, while also extending the time to reach peak temperature. This implies that the possibility of thermal crack induced by hydration heat is reduced. The best results are shown in the case of applying 4 placement lifts.
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문제 정의
그러나 이와 같은 매스 콘크리트는 현장 여건상 다량의 콘크리트를 동시에 타설할 수 없기 때문에 일체성에 의문이 제기되는 것은 물론이고 수화 발열 시간의 서로 다름에 따른 내 응력에 의한 균열 발생 가능성이 증가한다. 따라서 본 연구에서는 상기의 문제점을 해소시키고자 국내 모처에 건설되고 있는 초고층 건축물을 대상으로 초지연제의 응결시간 차를 활용한 수평분할타 설 건축 매스콘크리트의 수화열 조정공법을 실제 건축현장에 적용하고자 Mock-up test를 통하여 그 효율성을 확인하였다. 실험 결과 초지연제 투입 전 ■ 후 슬럼프 플로우는 목표 지연 시간이 길어질수록 다소 증가하였고, 공기량은 큰 차이는 없는 것으로 나타났으며, 응결 시간은 목표 지연시간이 길어질수록 지연되었다.
제안 방법
또한 Mock-up 시험체는 사진 1과 같이 3.8x3.8x3.8 m의 크기로 지반을 굴착하여 제작하였고, 타설 방법으로는 보통 콘크리트 일체 타설, 응결시간 차 2단 타설 및 4단 타설로 34준을 실험 계획하였다. 타설방법의 설정 근거로 보통 콘크리트 일체 타설의 경우는 응결시간 차 타설과의 비교를 통한 효율성을 확인하기 위한 것이고 (플레인 조건), 응결시간 차 2단 타설은 1일차에 타설할 수 있는 예상 높이인 2.
2와 같다. 또한 목표 지연 시간에 따른 초지연제 혼입률은 선행연구에 의해 개발2된 것으로 종결시간에 따른 초지연제 혼입률을 기존 연구자료에 근거한 회귀식에 의해 결정하였다. 초지 연제의 물리 .
코아공시체는 재령 M일에 수직으로 각단 타설 중심 및 각단 이음 부 위치에서 채취하였다. 또한 수화열 온도 이력은 그림 風 같이 열전 대 선을 평면상의 중앙부에 매설하였는데, 보통 콘크리트 일체 타설 및 응결시간차 4단 타설은 수직으로 7구간, 응결 시간차 2단 타설은 수직으로 5구간에 걸쳐 데이터 로그를 이용하여 측정하였고, 수화열에 의한 균열발생 여부는 재령 14 일에서 육안으로 관찰하였다.
초대형 매트. 매스콘크리트 기초의 수화열에 따른 온도균열을 제어하기 위해 저발열 배합 및 초지연제에 의한 응결 시간 조정 공법 등을 적용하여 상. 하부 타설콘크리트간의 일체성 확보 및 타설시간차에 따른 온도 응력 해소를 목적으로 2단 혹은 4 단 분할 타설 방법 중에서 Mock-up test를 통해 최적의 방법을 결정하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
실험사항으로 굳지 않은 콘크리트에서는 슬럼프 플로우, 공기량 및 응결 시간을 측정하는 것으로 하였고, 경화 콘크리트에서는 수화열 온도 이력, 압축 강도 및 균열발생 여부를 측정하는 것으로 하였다.
의한 온도 균열을 제어하기 위해 초지연제를 人!용한 응결 시간 조정공법의 현장 적용을 위한 Mock-up test를 진행하였다. 그 결과를 토대로 상.
본 연구의 실험계획은 표 1과 같다. 즉 보통 콘크리트는 설계기*도 준 35 MPa(하부는 관리 재령 56일로 W/B 38.0 %, 상부는 관리 재령 28일로 W/B 36.5 %로 함)에 대하여 목표 슬럼프 플로우 500 ±75 mm, 목표 공기량 4.5±1、5 %를 만족하도록 배합 설계한 후레미콘으로 제조하였다.
초지연제의 투입은 사진 2와 같이 러冋콘차에 직접 투입한 후에지테이터 드럼을 중속으로 30회 회전한 후 타설하였다.
8이의 매우 두꺼운 기초로 인하여 응결시간차 2단 타설로는 충분한 효과를 나 타내지 못할 경우를 가정하여 응결시간 조정을 더욱 세분화하여 4단으로 계획하였다. 표면보양 방법은 타설 완료 후면정리 즉시 그림 2 및 사진 4와 같이 이중 버블시트를 덮어 단열 양생을 실시하였다.
매스콘크리트 기초의 수화열에 따른 온도균열을 제어하기 위해 저발열 배합 및 초지연제에 의한 응결 시간 조정 공법 등을 적용하여 상. 하부 타설콘크리트간의 일체성 확보 및 타설시간차에 따른 온도 응력 해소를 목적으로 2단 혹은 4 단 분할 타설 방법 중에서 Mock-up test를 통해 최적의 방법을 결정하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
그 결과를 토대로 상. 하부 타설콘크리트간의 일체성 확보 및 타설시간차에 따른 온도 응력을 해소하기 위해 신기술 제353호「초지 연제의 응결시간 차를 활용한 수평분할타 설 건축 매스 콘크리트의 수화열 조정 공법」2)의 2단 혹은 4단 분할타설 방법 중 최적의 방법을 결정하고자 하였다.
대상 데이터
(주)。레미콘 사에서 사용하는 일반적인 레미콘을 사용하였으며, 배합사항은 표 2와 같다. 또한 목표 지연 시간에 따른 초지연제 혼입률은 선행연구에 의해 개발2된 것으로 종결시간에 따른 초지연제 혼입률을 기존 연구자료에 근거한 회귀식에 의해 결정하였다.
본 연구에서는 국내 모처에 건설하고 있는 초고층 건축물을 대상으로 초대형 매트. 매스콘크리트 기초의 수화열에 따른 온도균열을 제어하기 위해 저발열 배합 및 초지연제에 의한 응결 시간 조정 공법 등을 적용하여 상.
코아공시체는 재령 M일에 수직으로 각단 타설 중심 및 각단 이음 부 위치에서 채취하였다. 또한 수화열 온도 이력은 그림 風 같이 열전 대 선을 평면상의 중앙부에 매설하였는데, 보통 콘크리트 일체 타설 및 응결시간차 4단 타설은 수직으로 7구간, 응결 시간차 2단 타설은 수직으로 5구간에 걸쳐 데이터 로그를 이용하여 측정하였고, 수화열에 의한 균열발생 여부는 재령 14 일에서 육안으로 관찰하였다.
이론/모형
굳지 않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프 플로우는 KS F 2594, 공기량은 KS F 2421, 응결시간은 KS F 2436의 규정에 따르며, 경화 콘크리트의 실험으로 압축 강도는 KS F 2405의 규정에 따라 실시하였다. 코아공시체는 재령 M일에 수직으로 각단 타설 중심 및 각단 이음 부 위치에서 채취하였다.
성능/효과
2) 응결 특성으로 목표 지연 시간이 길어질수록 초지연제의 혼입율이 증가하기 때문에 크게 지연되었다.
3) 압축 강도 특성으로 목표 지연 시간이 길어질수록 초기 재령에서는 압축 강도가 작게 나타났으나, 재령이 경과할수록 강도 증진 폭이 크게 되어 재령 28일에서는 보통 콘크리트보다 동등 혹은 그 이상을 나타냈다.
4) 온도 이력 특성으로 수화열에 의한 온도차피크점 형성 시간과 중심부 최고 온도 도달 시간은 보통 콘크리트 일체 타설, 응결시간차 2단 타설 및 4단 타설의 순으로 지연되었으며, 중심과 표면의 온도차는 응결시간 차 4단 타설의 경우가 가장 작은 값을 나타내어 균열 발생 확률이 가장 낮음을 알 수 있었다.
표이다. 각 타설 방법 모두 설계기준 강도인 35 MPa을 충분히 만족하였고, 이음부 역시 설계기준 강도를 만족하여 양호한 일체성을 확인할 수 있었다.
구체적으로 W/B 38.0 %에서 목표 지연시간 8시간의 경우는 약 8시간 정도 지연되었고, 목표 지연 시간 18시간의 경우는 약 31시간 정도, 목표 지연 시간 24시간의 경우는 약 44시간 정도 지연되었다. 또한 W/B 36.
이는 예상 양생 온도보다 표준 양생의 경우 온도가 낮음에 따른 강도발 현 지연현상의 영향으로 판단된다. 따라서 재령 28일 압축 강도의 경우는 표준양생공시체 38-24의 경우를 제외하면 모두 설계기준 강도인 35 MPa 을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
목표 지연시간이 길어질수록 초기 재령에서는 압축 강도가 작게 나타났으나, 재령이 경과할수록 강도 증진 폭이 크게 되어 재령 28일에서는 보통 콘크리트보다 동등 혹은 그 이상을 나타내었다. 또한 2단 및 4단으로 초지연제에 의한 응결시간차공법을 활용한 경우 하부와 상부간 콘크리트의 일체화 및 온도차를 낮추고, 수화열피크시점이 후기로 늦어짐에 따라 균열 발생 가능성을 저하시키는 효과를 확인할 수 있었는데, 특히 4단 타설에서 가장 양호한 효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 키 워드 : 매트 기초, 매스콘크리트, 초지연제, 응결 시간
따라서 본 연구에서는 상기의 문제점을 해소시키고자 국내 모처에 건설되고 있는 초고층 건축물을 대상으로 초지연제의 응결시간 차를 활용한 수평분할타 설 건축 매스콘크리트의 수화열 조정공법을 실제 건축현장에 적용하고자 Mock-up test를 통하여 그 효율성을 확인하였다. 실험 결과 초지연제 투입 전 ■ 후 슬럼프 플로우는 목표 지연 시간이 길어질수록 다소 증가하였고, 공기량은 큰 차이는 없는 것으로 나타났으며, 응결 시간은 목표 지연시간이 길어질수록 지연되었다. 목표 지연시간이 길어질수록 초기 재령에서는 압축 강도가 작게 나타났으나, 재령이 경과할수록 강도 증진 폭이 크게 되어 재령 28일에서는 보통 콘크리트보다 동등 혹은 그 이상을 나타내었다.
매스 콘크리트 기초에 저발열 배합으로, 상. 하부 관리 재령 조정, 유동성 하향관리 등으로 수화열을 최대한 낮춘 상태에서 이중 버블 시트로 단열하며, 초지연제의 4단 조정 응결시간차 공법을 채택하면 거의 온도균열 없는 완벽한 매스콘크리트의 시공이 가능할 것으로 분석되었다.
단 이 경우 Mock-up 시험체의 내부온도는 최고 온도가 약 70 °C전 . 후로 예상됨에 외부 기상 조건에 따른 응결 시간(외기온 최고 온도 약 35 °C)보다는 크게 단축될 것으로 판단된다.
후속연구
후를 비교해보면 목표 지연 시간 증가에 따른 슬럼프 플로우의 경우는 약간 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 목표 지연시간이 길어질수록 혼입되는 초지연제의 양 증가하기 때문에 실제 배합에 사용되는 액체 양의 증가 및 초지연제의 지연효과 때문으로 사료되며, 추후 실구조체에 적용할 경우 단위 수량 및 감수 제량을 약간 감소시키면 유동성 보정은 가능할 것으로 판단된다. 또한 공기량의 경우는 38-24인 경우를 제외하면 큰 차이는 없는 것으로 분석된다.
1) 굳지 않은 콘크리트의 특성으로 초지연제 투입 전. 후 슬럼프 플로우는 목표 지연 시간이 길어질수록 다소 증가하는 경향을 나타내어, 추후 실구조체에 적용할 경우 단위 수량 혹은감수제량을 감소시키는 배합보정을 검토할 필요가 있었다. 공기량은 38-24#제외하면 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
참고문헌 (7)
김진근 외, 매스 콘크리트의 수화열 및 온도응력에 대한 영향요인, 한국콘크리트학회지, 제9권 제3호, pp.15-23, 1997. 7
J. F. Young, A Review of Mechanisms of Set-retardation in Portland Cement Paste Containing Organic Admixture, Cement and Concrete Research, Vol.2, pp.415-433, 1972
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