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제안 방법
- 초고층 건물의 고강도 콘크리트는 화재발생시 콘크리트 폭렬에 의한 안전성 우려가 있을 뿐만 아니라 국토해양부령에 의해 50 MPa 이상의 콘크리트는 내화성능을 인증받도록 하고 있다. 고강도 콘크리트의 내화성능을 확보하기 위해 rubber powder와 PP 섬유를 혼입하여 화재발생시 발생하는 콘크리트 내부의 수증기압을 효율적으로 저감할 수 있는 특허기술을 개발하여 적용하였다<;사진 1>.
- 일반적으로 현장 타설에 문제가 되지 않는 적정한 워커빌리티를 나타낼 때 타설 소요시간 및 타설압력 실측값들을 <표 8>에 제시하였다. 고압펌프 배관두께는 8 mm를 선정하였고, 현장관리측면에서 1층 곡관부와 저층부 배관두께는 2주일에 1회씩 점검하여 교체 하도록 하였다. 콘크리트 타설 시 연속 타설이 가능하도록 시공 계획을 세워야 하며, 부득이 연속 타설이 불가능할 경우 20분을 넘지 않도록 해야 한다.
- 먼저, 실제 타설과 동일한 형태의 시편제작에 중점을 두었으며, 시험 항목으로 압축강도, 휨강도, 전단접착강도, Mock-up 타설을 통한 접합부 목측, 10시간 경시변화, 관입저항시험을 통한 초, 종결시험을 수행하였다 <사진 2 ∼ 5>.
- 성능비교 배합설계는 호칭강도 30, 40 MPa에 대한 4개 회사 8개 배합과 OPC로 제작한 35 MPa 배합설계안과 호칭강도 30 MPa 배합설계의 물리적 성질 및 내구성을 비교 평가하였으며, 황산염 농도는 보통의 경우를 적용하였다<;표 3, 4>. 포졸란 물질은 그 자체로는 수경성이 없으나 시멘트 수화에 의해 생성되는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 시멘트성 물질을 생성하는 물질로 콘크리트 경화체 조직을 치밀하게 하여 공극의 크기도 작아지고 염소이온 투과저항성을 증가시켜 염소이온 확산계수를 감소시킨다.
- 수화열저감대책으로 현장에서 적용한 방안은 설계상의 방안으로 온도철근의 배근, 재료상의 제어대책으로 저발열 콘크리트 배합과 프리쿨링, 압축강도 관리재령변경을, 시공상의 대책으로는 이중버블시트, 담수양생을 채택하였다.
- 지하구조물은 해안가에 인접한 지리적 영향에 의해 해수의 직접적인 영향을 받게 되기 때문에 염해 저항성이 우수한 콘크리트 배합설계가 필요하였다. 염해 저항성을 향상시키기 위해 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하고 단위시멘트 중량에 대하여 고로슬래그 시멘트와 플라이 애쉬를 다량 치환하는 방안을 채택하였다. 배합설계에 첨가된 플라이 애쉬는 시멘트 수화생성물인 수산화칼슘과의 포졸란 반응에 의한 콘크리트 내부의 공극을 충전시켜 투수성을 저하시킬 뿐 아니라 규산칼슘수화물의 지속적인 생성으로 강도 증가에 도움을 줄 수 있는 물질이다.
- 지연목표는 초결 20시간을, 콘크리트 경시변화에서는 10시간 이후 슬럼프 플로우 400 mm를 목표로 하였다. 응결지연제는 초지연제를 별도로 첨가하지 않고, 고성능감수제인 폴리카본산계 혼화제를 최대한 지연형으로 변형시켜서 적용하였다. 배합비는 앞에서 언급한 방법으로 하였으며, 1차타설 후 10시간 동안 표면의 건조나 블리딩은 Mock-up 타설 결과 문제가 없었다.
- 타워동 기초 콘크리트는 펌프차 7대로 타설할 경우 연속으로 27시간이 소요될 것으로 예상되어 도심지 공사의 특성상 주변 민원으로 인한 야간 연속 타설이 불가능하였고, 이를 극복하기 위한 방법으로 응결지연형 콘크리트 기술을 적용하게 되었다. 지연목표는 초결 20시간을, 콘크리트 경시변화에서는 10시간 이후 슬럼프 플로우 400 mm를 목표로 하였다. 응결지연제는 초지연제를 별도로 첨가하지 않고, 고성능감수제인 폴리카본산계 혼화제를 최대한 지연형으로 변형시켜서 적용하였다.
- 가 되는 초대형 매스 콘크리트로 수화열저감을 위해 저발열 콘크리트를 사용하였다. 콘크리트 배합의 결합재량을 줄이기 위해 먼저 콘크리트 관리재령은 56일로 정하였고, 단위결합재량을 기존배합설계에서 80kg를 줄여 410kg으로 결정하였다. 단위결합재량에서 플라이 애쉬를 25% 치환하고, 나머지 부분은 고로슬래그시멘트로만 사용하였다.
- 콘크리트 양생기간 및 양생방법을 선정하기 위해 콘크리트 내부 발생응력을 사전 해석하여 선정하였고, 양생방법은 외기가 15°C 이상일 경우 담수양생을 실시하였으며, 15°C 이하일 경우에는 버블시트 양생을 실시하였다.
- 타워동 기초 콘크리트는 펌프차 7대로 타설할 경우 연속으로 27시간이 소요될 것으로 예상되어 도심지 공사의 특성상 주변 민원으로 인한 야간 연속 타설이 불가능하였고, 이를 극복하기 위한 방법으로 응결지연형 콘크리트 기술을 적용하게 되었다. 지연목표는 초결 20시간을, 콘크리트 경시변화에서는 10시간 이후 슬럼프 플로우 400 mm를 목표로 하였다.
- 사용된 콘크리트 강도는 지하 주차장 30 MPa, 타워동 수직부재는 B6F∼51 F까지는 60 MPa, 그 이상층에서는 45 MPa, 수평부재는 51층까지 45 MPa, 그 이상층은 35 MPa이었으며, 타워동 기초부위는 40 MPa이었다. 특히 타워동 기초부위의 콘크리트는 두께 4 m, 13,000 m3의 초대형 부재를 타설해야 하는 설계조건과 도심지 현장 인접주택 단지의 민원발생으로 야간 연속 타설이 불가능한 상황을 극복하고, 구조물의 일체성을 확보하기 위해 응결지연형 콘크리트를 적용하여 기초 분리 타설한 시공기술이 적용되었다.
- 해안가에 인접한 지역적 특성과 지하 6층, 지상 72층의 초대형 건물로써 콘크리트적용기술로는 강도 60 MPa의 초고강도 콘크리트와 화재 안전성 확보를 위한 내화콘크리트 기술, 두께 4 m 이상의 초대형 기초부재의 저발열 매스콘크리트 기술과 응결지연형 콘크리트 기술이 융합되었으며, 기초부위에 내염콘크리트 기술과 초고층 펌핑 관련 기술이 적용되었다. 사용된 콘크리트 강도는 지하 주차장 30 MPa, 타워동 수직부재는 B6F∼51 F까지는 60 MPa, 그 이상층에서는 45 MPa, 수평부재는 51층까지 45 MPa, 그 이상층은 35 MPa이었으며, 타워동 기초부위는 40 MPa이었다.
- 고강도 콘크리트는 분체량이 많아 점성이 높고, 특히 내화콘크리트의 경우 혼입한 섬유에 의해 슬럼프 로스가 많이 발생하기 때문에 고층부 타설 시 콘크리트 점성관리를 위한 현장기준이 사전에 설정되어 관리되어야 한다. 현장반입 시 측정한 슬럼프 플로우값은 50층 이상 펌핑 시 슬럼프 플로우 로스값이 많이 발생하므로 이를 해결하기 위한 대처방안으로 현장반입 슬럼프값을 정해야 하며, 점성관리를 위한 시험기준을 사전에 정립하여 타설 층에서의 목표 슬럼프값을 결정 후 배합조정을 하여야 한다<;사진 6>.
대상 데이터
- 구조적 검토 결과 시공이음부의 구조적인 일체화가 확인되었고, 응결지연형 콘크리트의 소정의 목표값을 만족시키기 위해 즉시 생산된 콘크리트의 슬럼프 플로우는 650 ∼ 680 mm가 가장 이상적이며, 혼화제의 적정사용량과 PC 혼화제의 외기조건별 지연 성능에 대한 데이터를 확보하였다.
- 사용된 콘크리트 강도는 지하 주차장 30 MPa, 타워동 수직부재는 B6F∼51 F까지는 60 MPa, 그 이상층에서는 45 MPa, 수평부재는 51층까지 45 MPa, 그 이상층은 35 MPa이었으며, 타워동 기초부위는 40 MPa이었다.
- 타워동 기초는 강도가 40 MPa이며, 두께는 PIT 부위 7 m, 기초부위 4 m로 타설량이 13,000 m3가 되는 초대형 매스 콘크리트로 수화열저감을 위해 저발열 콘크리트를 사용하였다. 콘크리트 배합의 결합재량을 줄이기 위해 먼저 콘크리트 관리재령은 56일로 정하였고, 단위결합재량을 기존배합설계에서 80kg를 줄여 410kg으로 결정하였다.
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