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현장 콘크리트 타설시 양생온도와 대기시간을 고려한 배합설계 결정
Design of a Concrete Mix Considering Curing Temperature and Delay Time in Concrete Placement 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.20 no.1, 2019년, pp.133 - 140  

문성우 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  이성행 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  최현욱

초록
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콘크리트 타설현장의 조건은 콘크리트 강도에 커다란 영향을 주며, 따라서 콘크리트 배합은 콘크리트 타설시 현장조건을 반영할 수 있도록 설계되어야 한다. 즉, 콘크리트 배합은 현장양생온도, 작업환경, 타설방법 등을 고려하여 최적화하는 노력이 필요하다. 본 연구목적은 현장 콘크리트 타설시 발생하는 양생온도와 작업지연 등 외부영향인자를 고려하여 가장 대응을 잘 할 수 있는 콘크리트 배합설계를 제공하는 것이다. 연구목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 로버스트 설계방법을 콘크리트 배합설계에 적용했다. 사례분석에서는 양생온도와 작업지연 등 외부영향요인과 함께 콘크리트 성분의 조합을 적용하여 콘크리트 실내 테스트를 실시했다. 실험결과 로버스트 설계방법을 적용할 경우 외부영향요인이 주어 졌을 때 가장 효과적으로 대응을 할 수 있는 콘크리트 배합설계를 선정할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The concrete mix should be designed and produced to reflect the specific site conditions during concrete placement. That is, the concrete mix design should be planned considering temperatures, work environments, pouring methods, etc. The objective of this research is to understand the external facto...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 제시하는 로버스트(Robust)한 콘크리트 배합설계는 콘크리트 배합설계시 내부영향요인과 외부영향요인을 동시에 고려하며, 기존 배합설계와는 차별화된 접근방법을 제공한다. 기존 콘크리트 설계배합 시에는 단순히 시방서 한계치를 만족하는 것이 일반적인 방법이었으나, 본 연구에서는 현장에서 타설되는 콘크리트가 최상의 성능을 가질 수 있는 콘크리트 배합비율을 가지는 것을 목표로 했다. 본 연구의 사례분석에서는 내부영향요인에 대한 콘크리트 배합을 실시하고, 외부영향요인을 변경하여 콘크리트 품질조사를 수행했다.
  • 본 연구에서는 자연환경에 노출되는 콘크리트의 성능을 보장하기 위해서 콘크리트 생산시 콘크리트 품질에 가져오는 외부영향요인을 분석하고, 이러한 외부영향요인에 최적으로 대응할 수 있는 설계배합 방안을 제시했다. 최적 설계배합을 결정하기 위해서 외부영향요인과 내부영향요인으로 구성되는 배열표를 작성했다.
  • 본 연구에서는 제한된 시간과 비용으로 인하여 여러 가지 외부영향요소 중 양생온도와 대기시간을 중심으로 연구를 진행했다. 여러 가지 외부영향요소 중 두 가지 외부영향요소 만을 가지고 실험했으나 필요에 따라서 이를 확장하여 의도하는 성과를 올릴 수 있을 것으로 판단된다.
  • 연구배경에서 설명한 바와 같이 콘크리트의 성능을 보장하기 위해서는 자연환경 변화에 최적화되는 콘크리트 배합설계가 필요하다. 본 연구의 목적은 콘크리트 생산시 콘크리트 품질에 가져오는 외부영향요인을 분석하고, 이러한 외부영향요인에 최적으로 대응할 수 있는 설계배합 방안을 제시하는 것이다. 연구과정에서는 설계배합과 관련하여 내부영향요인과 외부영향요인을 고려했다.
  • 연구자들은 플라이애쉬를 사용하여 현장조건에 따른 소요품질 수준을 만족할 수 있도록 단위 시멘트량과 단위수량을 최소화 시켰다. 본 연구의 특징은 매스 콘크리트라는 특정 대상 구조물에 대한 타설전 최적 배합설계를 했다는 것이며, 노출, 살수, 염화비닐, 양생포 등 다양한 양생조건에서 온도균열 발생여부를 검토했다.
  • 은 신경망을 이용하여 콘크리트 배합설계 시 설계인자의 상호작용을 고려하는 방안을 제시했으며, 이를 통하여 배합설계가 가져오는 콘크리트 특성을 예측하고자 시도했다. 연구자들은 콘크리트 배합설계는 재료, 온도, 현장조건, 기술자 숙련도 등 불확실성이 존재한다고 지적하고, 이를 극복하기 신경망의 이용방안을 연구했다. 연구 과정에서는 신경망의 학습기능을 이용하여 콘크리트 강도, 굵은골재 최대치수, 슬럼프가 변화시 자동으로 물·시멘트 비, 잔골재율, 단위수량, 단위 시멘트량, 단위 잔골재량, 단위 굵은 골재량을 산정했다.
  • 특히 Oh et al.은 신경망을 이용하여 콘크리트 배합설계 시 설계인자의 상호작용을 고려하는 방안을 제시했으며, 이를 통하여 배합설계가 가져오는 콘크리트 특성을 예측하고자 시도했다. 연구자들은 콘크리트 배합설계는 재료, 온도, 현장조건, 기술자 숙련도 등 불확실성이 존재한다고 지적하고, 이를 극복하기 신경망의 이용방안을 연구했다.
  • 콘크리트 배합설계에 관한 연구 중 본 연구와 관련해서 주목해야 할 점은 배합설계시 현장조건을 충분히 고려하여 콘크리트 성능을 보장하고자 하는 시도이다. 이러한 시도는 배합설계에 대한 일반적인 설계배합뿐만 아니라 계획된 설계배합이 현장조건에서 어떻게 반응할 것인가를 고려하여 최적화하고자 하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콘크리트 강도란 무엇인가? 슬럼프는 현장타설시 콘크리트의 유동성과 관련 있으며, 유동성에 따라서 작업효율이 변화하므로 시공성과 밀접한 관련이 있다. 콘크리트 강도는 시설물에 가해지는 응력에 저항하기 위한 설계 요구치이며, 현장타설 후 설 계강도 이상을 유지해야 한다. 염화칼슘은 콘크리트 부식과 관련이 있으며, 염화카슘을 조절하여 콘크리트 수명을 높일 수 있다.
실제 콘크리트 타설시 고려해야 하는 점은? 따라서 배치 플랜트에서는 콘크리트 타설현장의 현장조건을 충분히 반영한 콘크리트 배합설계를 설정해야 하며, 이러한 배합설계를 바탕으로 콘크리트를 생산하여 현장에 배송해야 한다. 즉, 콘크리트 배합설계는 특정 현장타설 시 기온, 현장여건, 작업조건 등 외부영향요인을 충분히 고려하여 적정한 품질을 가지도록 준비되어야 한다는 것이다.
콘크리트 배합설계시 중요 고려대상은? 일반적으로 콘크리트 배합설계 시에는 슬럼프, 강도, 염화칼슘, 공기량 등 콘크리트 품질과 관련한 설계요인이 중요한 고려대상이 된다. 그러나 실제 콘크리트 타설시에는 자연환경이 지속적으로 변화하므로 콘크리트의 성능을 보장하기 위해서는 콘크리트 타설환경에 최적화된 내구성 높은 콘크리트 배합설계가 필요하다.
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참고문헌 (10)

  1. Han, C. K. (1998). Concrete characteristics and mix design for quality control engineers, Kimoondang. 

  2. Kim, M. O., Qian, X., Lee, M. K., Park, W. S., Jeong, S. T., and Oh, N. S. (2017). "Determination of Structural Lightweight Concrete Mix Proportion for Floating Concrete Structures." Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 29(6), pp. 315-325. 

  3. Jung, Y. B., Yang, K. H., and Tae, S. H. (2016). "Mixture Proportioning Approach for Low- $CO_2$ Lightweight Aggregate Concrete based on the Replacement Level of Natural Sand." Journal of the Concrete Institute, 28(4), pp. 427-434. 

  4. Kim, J. H., Oh, I. S., Phan, D. H., and Lee, K. S. (2010). "Application of Performance Based Mixture Design (PBMD) for High Strength Concrete." Journal of the Korean Society of Civil Engineering, 30(6A), pp. 561-571. 

  5. Lee, S. C., Feng, Feng, M. Q., and Kwon, S. J. (2010). "Concrete Mixture Design for RC Structures under Carbonation - Application of Genetic Algorithm Technique to Mixture Conditions." Journal of the Korea Concrete Institute, 22(3), pp. 335-343. 

  6. Lee, S. S., Won, C., Park, S. J., and Kim, D. S. (2001). "A study on the Mix Design and the Control of thermal Crack of Mass Concrete." Proceedings of Korea Concrete Institute, 13(1), pp. 533-538. 

  7. Ministry of Land, Infrastructure and Transportation (2009). Concrete Standard Specification. 

  8. Oh, J. W., Lee, J. H., and Lee, I. W. (1997). "Use of Neural Networks on Concrete Mix Design." Korea Concrete Institute, 9(2), pp. 145-151. 

  9. Oh, J. H., Lee, S. K., and Kim, Y. S. (2013). "A Study on Optimum Mix Design Model of 60MPa High Strength Concrete Using Neural Network Theory." Proceedings of Architectural Institute of Korea, 33(1), pp. 509-510. 

  10. Taguchi (1986). Introduction to quality engineering, Asian Productivity Organization, Tokyo. 

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