[논문]연직파이프쿨링 공법에 의한 사장교 주탑 매스 콘크리트 온도균열 제어

서태석; 최훈제; 김삼수; 이근주; 조윤구

연직파이프쿨링 공법에 의한 사장교 주탑 매스 콘크리트 온도균열 제어
Thermal Cracking Control in Cable-stayed Bridge Pylon Mass concrete by Vertical Pipe Cooling Method 원문보기

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문제 정의

개발해 현장 적용에 성공하였다. 본 기사에서는 당사의 화양-적금 2공구 도로 건설공사 화양대교 현장에 적용된 사례를 소개하고자 한다.

제안 방법

냉각수로 바닷물을 활용하였으며 고압 펌프로 주입하였다. 또한, 콘크리트 수화열을 계측하기 위하여 콘크리트 표면과 중심부 부근에 2개씩 I-button을 설치하였다<;그림 5>.
공법을 적용하였다. 수화열 해석 전용 프로그램인 DIANA를 이용하여 파이프 설치 간격과 냉각수 주입 시기를 결정하였다.
지름 20 mm의 스테인리스 주름관을 이용하여 9, 700 mm 길이로 절단한 후 U자형으로 구부려서 구조물에 700 mm 간격으로 설치하였고, 각각의 주름관 상단은 냉각수 흐름을 위하여 XL 파이프로 연결하였다. 냉각수로 바닷물을 활용하였으며 고압 펌프로 주입하였다.
화양대교 주탑 12~ 13로트는 매스콘크리트 구간으로서 수화열을 고려하여 애초 2 이씩 타설하는 것으로 계획되어 있었지만, 공기단축을 목적으로 타설 높이가 2m에서 4m로 변경되었다, 하지만 이 경우 수화열에 의한 온도균열 발생이 우려되기 때문에 온도균열 발생을 최소화하기 위한 대책으로 연직 파이프 쿨링 공법을 적용하였다.

성능/효과

2016년 3월 7일부터 28일까지 총 22일 동안 4개의 구간에 연직 파이프 쿨링 공법 적용을 성공적으로 완료하였으며, 온도계 측 결과를에 나타내었다.
온도 차도 20P 수준으로 제어되었다. 본 공법 적용 완료 후 균열조사를 한 결과, 균열 폭이 0.1mm 미만의 표면 균열만 발견되었다.
본 공법은 국내 토목, 건축공사의 합벽, 옹벽, 교량 주탑과 같이 수직으로 긴 매스콘크리트 구조물에 적용 시 콘크리트 온도 균열을 제어하는 데 효과적이다. 또한, 파이프 설치 과정이 간편하여 현장의 공정에 영향을 미치지 않고, 사용재료의 비용도 저렴한 장점이 있다.
연직 파이프 쿨링 공법의 개발로 파이프 설치상의 문제를 극복하여 기초구조물에만 적용되었던 파이프 쿨링 공법을 수직으로긴 매스콘크리트 구조물에도 적용할 수 있게 되었다.
해당 구조물의 수화열 최고온도 해석 값과 온도계 측 값을 비교한 결과, 본 공법 적용으로 수화열 최고 온도를 20t 정도 낮출 수 있으며, 콘크리트 중심부와 표면 부의 온도 차도 20P 수준으로 제어되었다. 본 공법 적용 완료 후 균열조사를 한 결과, 균열 폭이 0.

후속연구

또한, 파이프 설치 과정이 간편하여 현장의 공정에 영향을 미치지 않고, 사용재료의 비용도 저렴한 장점이 있다. 당사의 화양-적금 2공구 도로 건설공사 현장을 포함하여 현재까지 총 6건의 공법 적용이 성공적으로 이루어졌으며, 추후 다양한 구조물에 활용될 것으로 전망된다.

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