이 연구의 목적은 개착식 전력구 콘크리트에 발생하는 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하고, 그 제어방법을 제시하는데 있다. 건조수축균열은 콘크리트 내부의 수분확산계수의 영향을 크게 받으며, 수분확산계수는 콘크리트 내부에서의 수분이동속도를 결정하는 주요인자이다. 수분확산계수와 더불어 콘크리트 표면의 표면계수와 외부의 상대습도는 콘크리트 내부에서 외부로의 수분이동에 영향을 미친다. 따라서 이 연구에서는 전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하기 위하여 세 가지 주요영향인자를 고려한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 수분확산계수와 표면계수가 증가할수록 상부슬래브의 부등건조수축에 의한 균열발생시점이 빨라지며, 세 가지 요인 중에 콘크리트의 부등건조수축에 의한 균열발생 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외기습도인 것으로 나타났다. 이 연구결과를 분석한 결과, 개착식 전력구 시공시에 콘크리트 타설 후 표면보습이나 살수양생과 같이 외기습도를 증가시키는 것이 부등건조수축에 의한 균열제어에 가장 효과적인 것으로 판단되며, 콘크리트 재료적 측면의 균열저감방법으로 수분확산계수와 표면계수를 결정하는 콘크리트의 배합이나 재료특성을 적절히 선정함으로써 균열의 진전속도나 발생시점을 제어할 수 있을 것으로 판단된다.
이 연구의 목적은 개착식 전력구 콘크리트에 발생하는 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하고, 그 제어방법을 제시하는데 있다. 건조수축균열은 콘크리트 내부의 수분확산계수의 영향을 크게 받으며, 수분확산계수는 콘크리트 내부에서의 수분이동속도를 결정하는 주요인자이다. 수분확산계수와 더불어 콘크리트 표면의 표면계수와 외부의 상대습도는 콘크리트 내부에서 외부로의 수분이동에 영향을 미친다. 따라서 이 연구에서는 전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하기 위하여 세 가지 주요영향인자를 고려한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 수분확산계수와 표면계수가 증가할수록 상부슬래브의 부등건조수축에 의한 균열발생시점이 빨라지며, 세 가지 요인 중에 콘크리트의 부등건조수축에 의한 균열발생 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외기습도인 것으로 나타났다. 이 연구결과를 분석한 결과, 개착식 전력구 시공시에 콘크리트 타설 후 표면보습이나 살수양생과 같이 외기습도를 증가시키는 것이 부등건조수축에 의한 균열제어에 가장 효과적인 것으로 판단되며, 콘크리트 재료적 측면의 균열저감방법으로 수분확산계수와 표면계수를 결정하는 콘크리트의 배합이나 재료특성을 적절히 선정함으로써 균열의 진전속도나 발생시점을 제어할 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to predict the cracking behavior and suggest the method of controlling the cracking in concrete box culvert for power transmission due to differential drying shrinkage. Drying shrinkage cracking is mainly influenced by the moisture diffusion coefficient that determines m...
The purpose of this study is to predict the cracking behavior and suggest the method of controlling the cracking in concrete box culvert for power transmission due to differential drying shrinkage. Drying shrinkage cracking is mainly influenced by the moisture diffusion coefficient that determines moisture diffusion rate inside concrete structures. In addition to the diffusion coefficient, surface coefficient of concrete surface and relative humidity of ambient air simultaneously affect the moisture evaporation from concrete inside to external air outside. Within the framework of drying shrinkage cracking mechanism, it is necessary to perform the numerical analysis, which involves these three influencing factors to predict and control the shrinkage cracking of concrete. In this study, moisture diffusion and stress analysis cor responding to drying shrinkage on concrete box culvert are performed with consideration of diffusion coefficient, surface coefficient, and relative humidity of ambient air. From the numerical results, it is found that cracking behavior due to differential drying shrinkage of box culvert shows the different feature according to three influencing factors and the methodology of controlling of drying shrinkage cracks can be suggested from this study.
The purpose of this study is to predict the cracking behavior and suggest the method of controlling the cracking in concrete box culvert for power transmission due to differential drying shrinkage. Drying shrinkage cracking is mainly influenced by the moisture diffusion coefficient that determines moisture diffusion rate inside concrete structures. In addition to the diffusion coefficient, surface coefficient of concrete surface and relative humidity of ambient air simultaneously affect the moisture evaporation from concrete inside to external air outside. Within the framework of drying shrinkage cracking mechanism, it is necessary to perform the numerical analysis, which involves these three influencing factors to predict and control the shrinkage cracking of concrete. In this study, moisture diffusion and stress analysis cor responding to drying shrinkage on concrete box culvert are performed with consideration of diffusion coefficient, surface coefficient, and relative humidity of ambient air. From the numerical results, it is found that cracking behavior due to differential drying shrinkage of box culvert shows the different feature according to three influencing factors and the methodology of controlling of drying shrinkage cracks can be suggested from this study.
따라서 전력구 슬래브 및 벽체의 시공시 빈번한 문제가 되는 부등건조 수축에 의한 균열제어를 위해 앞서 기술한 부등건조수축 영향인자에 대한 부등건조수축 해석이 필요하다 . 따라서 이 연구에서는 박스 형태의 콘크리트 구조물의 부등건조수축 균열을 발생시키는 수분이동을 결정하는 주요영향인자의 영향을파악하고, 전력구 시공시 효과적인 균열제어 방안을 제시하고자 한다.
가설 설정
여기서, hc≃0.75=과도기 습도, α≃0.05(25°C에서)이다. 모세관 공극은 95°C에서 물이 액체나 증기로 이동하기에 충분한 폭을 가진다고 가정하였다. 그래서 α는 95°C에서 1이고, 25°C에서 95°C 사이의 α값은 선형 내삽법을 사용할 수 있다.
제안 방법
본 연구에서는 전력구 콘크리트의 타설 후 시간이 경과함에 따라 부등건조수축에 의한 균열발생 특성을 파악하고, 그 제어방법을 제시하고자 하였다.
대상 데이터
3과 같은 전력구 박스형 단면을 해석대상 구조물로 설정하였다. 이 연구에서 부등건조수축해석은 Fig. 3과 같이 개착식 전력구 타설부의 대표단면에 대하여 수행하였으며, 이에 대한 메쉬모델링은 Fig. 3과 같다.
전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축 해석을 위해 본해석에서는 Fig. 3과 같은 전력구 박스형 단면을 해석대상 구조물로 설정하였다. 이 연구에서 부등건조수축해석은 Fig.
성능/효과
2) 수분확산계수는 표면부의 균열이 단면 내부로 진전하는 균열진전속도에 영향을 미치며, 그 크기가 커질수록 균열진전속도는 빨라진다.
3) 콘크리트 표면부의 증발속도를 결정하는 표면계수는 표면부의 균열발생시점에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 그 크기가 커질수록, 표면부의 균열발생시점이 빨라지는 것으로 판단된다.
4) 전력구 콘크리트 구조물의 부등건조수축 해석결과, 콘크리트 타설후 표면보습이나 살수양생과 같이 외기습도를 증가시키는 것이 부등건조수축에 의한 균열제어에 가장 효과적인 것으로 판단되며, 수분확산계수와 표면계수를 결정하는 콘크리트의 배합이나 재료특성을 적절히 선정함으로써균열의 진전속도나 발생시점을 제어할 수 있을 것으로 사료된다.
1) 전력구 콘크리트의 부등건조수축에 의한 균열발생 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 외기습도인 것으로 나타났다. 해석결과, 외기습도 60%인 경우는 최대수분확산계수 값과 표면계수에 관계없이 균열이 발생하였으며, 외기습도 80, 95%인 경우는 균열이 발생하지 않은 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수분확산이론에서 수분확산계수는 무엇에 영향을 받는가?
콘크리트 내부의 수분분포는 수분확산이론에 의하여 설명될 수 있다. 수분확산이론에서의 수분확산계수는 상대습도와온도의 영향을 주로 받지만, 물-시멘트비, 골재의 양과 질 등 콘크리트의 재료적 특성에도 영향을 받는다. 따라서 콘크리트 내의 수분이동은 고차의 비선형성을 나타낸다.
콘크리트 구조물의 외기 노출 시 수분이동현상이 야기하는 것은?
한편 일반적인 개착식 전력구 박스 콘크리트 구조물은 시공초기부터 구조물의 내외부가 외기에 노출되며, 외기로의 수분확산이 발생한다. 이러한 수분이동현상은 박스 구조물의 상하부 슬래브 및 벽체 단면 전체를 통해 부등수분분포를 야기하며, 부등수분분포는 부등응력분포를 발생시켜 부등건조 수축에 의한 슬래브 및 벽체부의 균열 발생 원인이 된다. 부등건조수축에 의한 균열발생은 박스 형태의 전력구 구속도와 콘크리트 내부에서 외부로의 수분이동현상을 결정하는 수분 확산계수와 표면계수, 외기습도에 영향을 받는다.
콘크리트가 외기에 노출되어 건조될 때 내부 수분분포 예측이 매우 중요한 이유는 무엇인가?
외기에 노출된 콘크리트는 사용수명 동안 외기로 내부 수분의 건조가 발생하며, 건조과정으로 인해 내부 수분은 시간이 경과함에 따라 손실된다. 그리고 이러한 콘크리트 내부 수분의 변화는 콘크리트의 여러 가지 물성에 많은 영향을 준다. 크리프나 건조수축과 같은 장기거동 특성뿐만 아니라 콘크리트의 압축강도나 탄성계수 등도 수분상태에 따라 크게 달라진다. 또한 콘크리트 내부의 수분분포는 내화성, 내구성, 동결 융해 저항성 등에도 크게 영향을 준다. 따라서 콘크리트가 외기에 노출되어 건조하는 동안 내부의 수분분포를 정확하게 예측하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.
참고문헌 (9)
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